Les chimistes de NUS ont développé des capteurs hautement sélectifs et sensibles basés sur des polymères à empreinte moléculaire (MIP) pour la détection rapide sur site d'agents toxiques.

Agents nerveux, comme l'agent bien connu VX, sont une classe de composés organiques contenant du phosphore qui ont un impact sévère sur notre système nerveux. Ces composés organiques, appelés organophosphorés, sont largement utilisés dans de nombreux insecticides et herbicides. Les techniques analytiques conventionnelles pour les détecter comprennent la chromatographie, spectroscopie de fluorescence et immunoessai. Cependant, ces techniques impliquent généralement un équipement sophistiqué ou des procédures fastidieuses et chronophages qui rendent la détection particulièrement difficile.

Une équipe de recherche dirigée par le Pr Sam LI du Département de Chimie, NUS a développé deux types de capteurs analytiques capables de détecter plus facilement ces agents neurotoxiques et autres composés chimiques toxiques, fournir les résultats dans un temps beaucoup plus court. L'un des capteurs, qui cible les composés non hydrosolubles, est fabriqué à partir d'un matériau thermoplastique disponible dans le commerce, fluorure de polyvinylidène (PVDF). Le thermoplastique PVDF a été fabriqué à l'aide d'une méthode unique basée sur le MIP développée par l'équipe qui utilise des polymères directement au lieu de monomères. L'autre capteur de détection de composés chimiques dans des solutions aqueuses utilise un polymère biologiquement compatible, polydopamine (PDA). L'équipe avait développé un processus MIP « sec » au cours de la phase de pré-assemblage afin qu'une plus grande variété d'espèces moléculaires puisse être détectée par ces capteurs.

Les capteurs sont produits à l'aide d'une technique d'impression à l'échelle moléculaire pour créer des motifs uniques des molécules cibles sur des matériaux polymères. Ces polymères à motifs, connu sous le nom de MIP, contiendra alors des motifs spécifiques avec des espaces qui correspondent exactement aux molécules cibles. C'est comme une petite serrure artificielle dans laquelle la molécule cible sert de clé miniature. Les composés chimiques cibles, s'il est présent dans l'environnement, s'attachera au film du capteur, provoquant une augmentation de la masse. En y attachant une microbalance à cristal de quartz piézoélectrique (QCM), ce changement infime de masse peut être facilement détecté.

Le professeur Li a dit, "Les capteurs basés sur le MIP pourraient détecter avec précision moins de 20 microgrammes de pesticides organophosphorés, qui sont des produits chimiques couramment utilisés pour la culture des fruits et légumes dans 1 litre d'eau, en aussi peu que trois minutes. Les méthodes conventionnelles complètent généralement l'analyse dans un intervalle de temps d'environ 5 à 15 minutes."

Le professeur Li a ajouté, "La taille du kit de détection pourrait potentiellement être miniaturisée à environ la moitié de celle d'un iPhone 8 afin qu'il puisse être transporté facilement pour une analyse rapide sur site des menaces potentielles."