Une équipe de scientifiques de l'Empa a mis au point un biocapteur qui leur permet de détecter des concentrations élevées de cuivre d'une manière simple, moyen rapide et économique. Le cuivre, comme d'autres métaux lourds est problématique à des concentrations élevées, tant pour l'environnement que pour la santé humaine.

Ce n'est un secret pour personne que les métaux lourds tels que le cuivre sont des substances dangereuses qui peuvent avoir de graves conséquences à la fois pour notre environnement et pour la santé humaine. Dommages au foie, La maladie d'Alzheimer et même le cancer ont tous été associés à des niveaux élevés de cuivre. Malgré cela, la concentration en métaux lourds est souvent très élevée, à la fois dans l'atmosphère et dans les sources d'eau, notamment dans certains pays en développement.

Afin de détecter au plus tôt une dose excessive de métaux lourds, et éviter ainsi les problèmes de santé qui en résultent, des analyses très sensibles d'échantillons tels que le sang sont essentielles. Cependant, ces tests sont souvent coûteux et chronophages, nécessitant un niveau approprié d'infrastructure de laboratoire. Dans les pays en développement – ​​où l'exposition aux métaux lourds est la plus élevée – cela représente souvent un problème.

Une protéine avec un faible pour le cuivre

Le doctorant de l'Empa, Ramon Weishaupt, a étudié un moyen plus économique et plus rapide de mesurer les concentrations de cuivre. Pour ce faire, il a combiné une protéine fluorescente rouge appelée c-phycocyanine (qui joue un rôle dans la photosynthèse des cyanobactéries et se lie aux ions cuivre même à de très faibles concentrations) avec une matrice de nano-cellulose pour créer un film mince. Lorsque les ions cuivre se lient à la protéine bactérienne, l'émission fluorescente devient plus faible, et ce changement peut être mesuré rapidement et facilement avec un spectromètre. Le matériau de base, cellulose microfibrillée, provient également des laboratoires de l'Empa :le matériau fibreux très polyvalent composé de matières premières renouvelables a été développé au Laboratoire des matériaux bois appliqués.

Les chercheurs ont testé la nouvelle technologie, qu'ils ont nommé CySense, sur des échantillons de sang, entre autres. « Une goutte de sang suffit pour que la méthode détecte une concentration de cuivre pertinente pour la santé humaine », explique, Greta Faccio, Scientifique de l'Empa. CySense peut être produit économiquement, est facile à utiliser et est rapide et précis. En outre, si le biocapteur est lavé avec des produits chimiques spéciaux et de l'eau, il peut être utilisé encore et encore sur une période d'une semaine.

Aussi simple que de mesurer la glycémie

Les conclusions de l'équipe, qui sont présentés dans un article publié dans la revue scientifique Matériaux fonctionnels avancés , ouvrir de nouvelles voies dans le domaine de l'analyse des métaux lourds. Des échantillons d'eau et de sol peuvent être évalués sur place, par exemple, économisant à la fois des coûts et du temps. Ou les utilisateurs concernés pourraient surveiller les niveaux de cuivre dans leur propre sang, en utilisant la technique CySense et un appareil de lecture similaire à un moniteur de glycémie, évitant ainsi le besoin de grandes, instruments coûteux et personnel hautement qualifié. "Bien que CySense soit encore un prototype, une fois mis en œuvre en tant que système commercialisable, il pourrait contribuer à améliorer la santé d'un grand nombre de personnes, ", prédit Greta Faccio.