Développement et modélisation de (bio)capteurs électrochimiques pour la détection de l’Amlodipine et de la Pénicilline en phase aqueuse

Les principaux travaux portent sur la conception et la modélisation de (bio)capteurs électrochimiques. L'objectif de la partie expérimentale est la conception de (bio) capteur électrochimique basé sur des membranes polymériques comprenant deux récepteurs différents, à savoir la lipase comme enzyme et la β-cyclodextrine. Un nouveau biocapteur à base de lipase de Candida rugosa (CRL) a été développé pour l’amlodipine (AMD) utilisant un mélange d'oxyde de fer polyaniline et de gélatine). Le comportement cathodique de l’AMD a été mesuré sur le signal de réduction irréversible à 0,185 V par rapport à Ag /AgCl à pH 7,4 et 30 ° C dans un tampon phosphate alcalin. Une nouvelle analyse électrochimique basée sur la β-cyclodextrine (β-CD) a été développée pour la pénicilline V (Peni-V) à l'aide de la polyaniline. Cette denière incorporant la β-CD a été préparée par un procédé de polymérisation électrochimique. Le phénomène d'inclusion des β-CD a été étudié et appliqué pour détecter la pénicilline V (Peni-V). Le comportement électrochimique de Peni-V à des concentrations comprises entre 10 -8 et 10 -2 M a été mesuré par rapport à Ag / AgCl, à pH 7,4 et à 30 ° C dans un tampon phosphate alcalin. La relation entre la concentration de Peni-V sous forme logarithmique avec le courant en méthode potentiométrique et avec la résistance en impédimétrique a été obtenue. La modélisation numérique présente la mise en oeuvre de solutions numériques pour la réponse du biocapteur à l'aide d'Excel via les différences finies. Les résultats montrent la validité et la robustesse de cette méthode d'optimisation avec l’Excel dans la résolution d'un système mathématique de réaction cinétique-diffusion dans un processus de biocapteur enzymatique. Dans la modélisation analytique, la modélisation mathématique de la cinétique hautement sensible du biocapteur enzymatique est discutée. La méthode standard d'inversion d'une transformée de Laplace selon le théorème d'expansion de Heaviside est appliquée pour résoudre les équations de réaction – diffusion couplées. Une simulation numérique est également rapportée à l'aide du logiciel MATLAB. Mot clés : Lipase ; amlodipine ; β- cyclodextrine ; pénicilline V ; polyaniline ; modélisation numérique ; modélisation analytique.

Développement de capteurs électrochimiques pour la détection du m-crésol en phase aqueuse

Le contrôle de la qualité des écosystèmes aquatiques nécessite des outils de détection en continu et in situ comme les capteurs. L’objectif de notre projet est la conception des capteurs électrochimiques à base des membranes polymères incluant deux récepteurs différents à savoir la β-cyclodextrine et l’hétéropolyanion de type Dawson qui sont sensibles et utiles en tant que capteurs jetables pour le contrôle environnemental. L’étude de ces dispositifs est particulièrement intéressante car elle permet de concilier à la fois l’aspect pratique du développement de systèmes directement utilisables pour des applications industrielles (surveillances de la pollution) et l’aspect recherche fondamentale au niveau de l’étude des interactions chimiques entre l’espèce à détecter (m-crésol) et les récepteurs. Pour l’étude des performances de nos capteurs, nous avons effectué des caractérisations électrochimiques (spectroscopie d’impédance, mesure capacitive et voltammétrie cyclique) et des caractérisations morphologiques de la surface (microscope optique et microscope électronique à balayage). Nous avons étudié aussi l’influence de l’ajout d’une couche de membrane de Nafion sur la réponse de notre capteur impédimétrique. Les résultats obtenus pour les deux membranes polymères montrent une sensibilité élevée, meilleure sélectivité, stabilité et reproductibilité pour la détection du m-crésol. Mots clés : Capteurs électrochimiques, β-cyclodextrine, hétéropolyanion de type Dawson, membranes polymères, m-crésol.

Elaboration de biocapteurs électrochimiques à base de la lipase de Pancréas de Porc (LPP) pour la détection du Propylparabène.

Ce travail a pour objet le développement de deux types de biocapteurs électrochimiques à base d’enzyme destiné à la détection du propylparabène (PP) en milieu aqueux. Dans cette étude l’enzyme utilisée comme biorécepteur est la lipase pancréatique de porc (LPP). Une étude préliminaire a été effectuée afin de tester l’activité enzymatique de la LPP. Les résultats montrent une activité très significative de la lipase (26,64 mmol min-1). Cette dernière a atteint l’état stationnaire après un temps réactionnel qui ne dépasse pas les 25 secondes. Deux matrices d’immobilisation ont été mises en oeuvre pour l’élaboration des deux biocapteurs: la première matrice est organique contenant l’albumine de sérum bovin (BSA) et le Glutaraldéhyde (GA,) et la seconde matrice est constituée de Chitosane avec un film électro actif de bleu de Prusse. En fonction du type de support mis en oeuvre, des mesures de la voltamétrie cyclique et de l’impédance électrochimique sont effectuées sur les biocapteurs élaborés. Les résultats obtenus à partir de ces deux techniques, ont permis d’optimiser la masse de l’enzyme, la concentration du polluant et le pH du milieu et aussi ont permis d’étudier leurs caractéristiques en termes de stabilité, sensibilité, sélectivité, limite de détection et dynamique de réponse. La caractérisation de surface de la biomembrane a été réalisée par la microscopie électronique à balayage (MEB) et par les techniques électrochimiques citées auparavant. Les résultats obtenus pour la détection de PP par ces biocapteurs sont satisfaisants, confirmée par une grande stabilité, une haute performance et une limite de détection de l’ordre de 10-14M. Le deuxième biocapteur élaboré est à la base d’un film électroactif de Bleu de Prusse électrogénéré à la surface d’une électrode tournante en platine sur lequel a été déposée une membrane enzymatique à base de LPP et de Chitosane. Après avoir étudier le comportement de l’électrode modifiée et son coefficient de perméabilité qui a atteint 1,54 x 10-2 A.mol-1 avec une sensibilité de 5,6 μA/M, une étude similaire a été faite pour optimiser les principaux paramètres opératoires afin d’améliorer la réponse de biocapteur élaboré en utilisant la voltamétrie à balayage linéaire. Mots clé : Biocapteurs, Propylparabène, Enzyme (la lipase pancréas de porc), Immobilisation, Voltamétrie Cyclique, Spectroscopie d’Impédance Electrochimique.