Les métaux lourds (HM) sont des métaux ayant des densités et des poids atomiques élevés. Provenant de processus géologiques ou d'activités humaines, notamment l'exploitation minière, la production industrielle et les usines pétrochimiques, ils sont toxiques pour les humains et les animaux et sont considérés comme des polluants courants dans l'environnement.
Les HM peuvent pénétrer dans le corps humain par ingestion d’aliments ou d’eau pollués, par adsorption par la peau ou par respiration d’air pollué. Ils sont connus pour causer de graves problèmes de santé chez les humains, tels que des lésions rénales, de l'hypertension artérielle, des lésions du système nerveux, des anomalies de fertilité et même la mort.
Par conséquent, des technologies de détection de HM précises et compactes sont essentielles pour évaluer leurs concentrations dans l’environnement et détecter les problèmes de santé résultant de leur pollution. À cette fin, ces dernières années ont vu une augmentation de l'utilisation de techniques de détection électrochimiques pour le dépistage sur site des polluants HM.
Dans une nouvelle étude, une équipe de chercheurs coréens, dirigée par le professeur Seung-Cheol Chang du Département d'ingénierie optique et mécatronique du Collège des nanosciences et nanotechnologies de l'Université nationale de Pusan, a examiné de manière approfondie les développements récents dans les capteurs électrochimiques pour les objets lourds. détection de métaux.
"Les techniques d'analyse conventionnelles pour la détection du HM sont difficiles à utiliser pour une analyse sur le terrain. Il existe donc un besoin urgent de capteurs électrochimiques portables faciles à utiliser, rentables et adaptés à une détection rapide sur site", explique Professeur Chang.
Le premier auteur, le Dr Ramalingam Manikandan du laboratoire du professeur Chang, a contribué de manière significative à cette étude par de nombreux travaux pratiques, qui ont été publiés dans la revue Coordination Chemistry Reviews. .
Dans cette revue, l’équipe s’est concentrée exclusivement sur les capteurs électrochimiques miniaturisés adaptés à la détection sur site des polluants HM. Ils ont étudié différentes variantes de capteurs, telles que les électrodes sérigraphiées (SPE), les électrodes à base de papier et les capteurs recouverts de nanomatériaux fabriqués à partir de nanocomposites de carbone, de nanoparticules métalliques et de nanocomposites de composés métalliques.
Leur analyse a révélé que les capteurs électrochimiques miniaturisés basés sur des SPE et des électrodes à base de papier offrent une analyse peu coûteuse et rapide tout en réduisant également la quantité requise d'échantillon et d'électrolytes de support.
Ces capteurs répondent également efficacement aux limites des méthodes conventionnelles de laboratoire. De plus, les capteurs à base de nanomatériaux présentent une spécificité et une sensibilité élevées, permettant la détection de quantités ultra-traces de HM avec une grande précision dans une grande variété de conditions environnementales.
Malgré ces progrès, l’équipe a toutefois reconnu les limites existantes des capteurs électrochimiques qui doivent encore être abordées. Les approches actuelles de détection électrochimique souffrent d'une mauvaise sélectivité, d'un niveau de détail inadéquat et d'interférences d'espèces étrangères qui peuvent avoir des effets néfastes lors de l'analyse sur site.
De plus, des rencontres supplémentaires avec des espèces d'oxygène dissous, bien que nécessaires à l'analyse de la conductivité et du pH, contribuent à un déclin de la capacité de détection de ces capteurs au fil du temps.
Les chercheurs ont également souligné la nécessité d’approches de laboratoire sur puce portables et de fabrication à grande échelle de capteurs électrochimiques jetables, flexibles et portables. De plus, des stratégies de détection électrochimique innovantes sont nécessaires pour détecter le HM dans des échantillons de biofluides humains, tels que la salive, le sang et l'urine.
"L'une des tâches les plus difficiles est la commercialisation des idées avancées et systématiques avancées par le monde universitaire, les industries pharmaceutiques et les organismes gouvernementaux, en combinaison avec des techniques de validation appropriées", explique le professeur Chang, en parlant de l'avenir de la recherche sur les capteurs électrochimiques. pour les HM.
Néanmoins, l’équipe est convaincue que les recherches en cours dans les domaines de l’électronique, de la nanotechnologie et de la technologie des matériaux peuvent surmonter certains des problèmes existants, ouvrant la voie à une détection sur site plus rapide, plus fiable et plus précise des HM pour un environnement plus sûr et plus sain. /P>
Plus d'informations : Ramalingam Manikandan et al, Progrès récents des analyseurs électrochimiques miniaturisés pour la détection des métaux lourds dangereux dans les échantillons environnementaux, Coordination Chemistry Reviews (2023). DOI :10.1016/j.ccr.2023.215487
Fourni par l'Université nationale de Pusan
