Des scientifiques de la Faculté de chimie de l'Université d'État Lomonossov de Moscou ont développé un capteur électrochimique à base de polymère avec empreinte moléculaire visant à détecter les saccharides et les hydroxyacides. Le capteur sans enzyme permet de mesurer la concentration de glucose et d'acide lactique. Ils ont présenté les résultats en Capteurs et actionneurs B :Chimique .

Vita Nikitina, chercheur junior à la Faculté de chimie de l'Université d'État Lomonossov de Moscou et l'un des auteurs du projet, partage :"La plupart des capteurs sont électrochimiques. Cela signifie que la concentration de glucose est mesurée en termes de densité de courant, enregistré à l'aide d'un biocapteur à électrode enzymatique utilisant une bandelette de test. Cependant, l'utilisation d'enzymes pour la détection chimique de substances d'intérêt dans de tels dispositifs a ses inconvénients, principalement lié à la faible stabilité des enzymes et à la nécessité de fournir des conditions de stockage et de fonctionnement spéciales et la possibilité de jeter les biocapteurs. »

Dans leur projet, les chimistes de l'Université d'État Lomonossov de Moscou ont cherché des dispositifs alternatifs sans enzyme. Le capteur qu'ils ont développé est une électrode modifiée par une fine couche de polymère. De tels capteurs ne sont pas seulement faciles à produire, mais aussi plus stable en fonctionnement et en stockage. De plus, les réactifs pour leur production sont massivement moins chers que les enzymes.

Nikitina dit, "Dans la structure du polymère que nous avons synthétisé à la surface de l'électrode, il existe des groupes fonctionnels, à savoir les acides boroniques, capable de détecter les composés communs de faible poids moléculaire comme les saccharides (glucose et fructose) et les acides hydroxy (acides lactique et tartrique). Dans le projet, nous avons montré comment nos capteurs pourraient être utilisés pour la détection de ces substances. Un signal généré par le capteur est enregistré par des moyens électrochimiques similaires aux électrodes enzymatiques. Cependant, contrairement aux glucomètres ampérométriques, notre appareil est basé sur un autre principe, à savoir, le changement de conductivité du polymère."

La génération d'un revêtement polymère électriquement conducteur sur la surface des électrodes s'avère être une tâche non triviale. L'élaboration et l'optimisation approfondie des conditions et des paramètres d'électropolymérisation ont été la clé du projet. Des polymères ont été synthétisés dans le cadre de l'action en cours, traversant l'électrode de travail, placé dans une cellule électrochimique avec une solution de monomère. À la suite de ce processus électrochimique, le polymère insoluble dans l'eau est déposé sur la surface de l'électrode.

Les chimistes ont synthétisé un polymère à l'aide d'une méthode d'impression moléculaire. Cela implique la formation de régions spéciales (empreintes) dans le matériau, et ces régions ne reconnaissent que les molécules qui ont été utilisées comme matrices lors de la synthèse des polymères. De tels matériaux, possédant une mémoire moléculaire, pourrait être appliqué comme une couche sensible de capteurs chimiques pour la détection de certaines substances. La polymérisation électrochimique de l'aniline substituée a été réalisée en présence de molécules modèles, à savoir, hydroxyacides et saccharides. Après polymérisation, ces molécules ont été retirées de la matrice polymère. Cependant, dans sa structure tridimensionnelle, certains espaces (appelés empreintes moléculaires) ont été laissés. Ces empreintes en termes de forme, la taille et l'orientation des groupes fonctionnels sont complémentaires de ces molécules matrices. Cet effet, la "mémoire moléculaire" d'un polymère, fournit au matériau la capacité de détecter les composés qui ont été utilisés comme modèles.

Pour tester le capteur, les chercheurs l'ont placé dans une cellule électrochimique, où se trouve l'échantillon analysé. S'il y a eu des saccharides ou des hydroxyacides dans l'échantillon analysé, que les groupes acide boronique du polymère se lient avec eux, entraînant la croissance de la conductivité du polymère, qui a été enregistré à l'aide d'une technique de spectroscopie d'impédance électrochimique.

Vita Nikitina dit, "Nous avons montré qu'il est possible de créer des systèmes multisensoriels sur la base de capteurs élaborés avec différentes sélectivités. Ces systèmes permettent de surveiller la concentration de diverses substances dans les processus biochimiques. De tels capteurs pourraient être utilisés pour la détection de substances de haut poids moléculaire et même cellules entières, ayant des fragments structurels de saccharides ou d'acides hydroxy."