Les efflorescences d'algues vertes troubles sont plus qu'une horreur majeure ; ils révèlent qu'un plan d'eau pourrait être impropre à la baignade ou à la consommation. Actuellement, cependant, il n'existe pas de système d'avertissement efficace pour les proliférations imminentes. Maintenant, les chercheurs de ACS Applied Nano Materials signalent un indicateur qui change de couleur lorsqu'il est exposé à des niveaux croissants de phosphatase alcaline, une enzyme qui prévoit la croissance exponentielle du phytoplancton. Ce changement peut être détecté à l'œil nu ou par un smartphone.

Un surplus de phosphore dans les systèmes d'eau douce provoque la croissance incontrôlée d'algues, telles que le phytoplancton et les cyanobactéries, transformant l'eau en une « soupe aux pois » de ces organismes. Les efflorescences peuvent menacer l'approvisionnement en eau potable car certaines espèces d'algues libèrent des odeurs désagréables ou des toxines. Mais si les gens savaient quand une prolifération d'algues est susceptible de se développer, ils pourraient la gérer en éliminant ou en tuant les algues avant qu'elles ne deviennent un problème. Auparavant, Jingjing Deng et ses collègues ont montré que la phosphatase alcaline aide à libérer le phosphore biodisponible à partir de composés complexes, et que l'augmentation des niveaux de l'enzyme pourrait prévoir les proliférations d'algues liées au phosphore. Cependant, les méthodes de détection actuelles de la phosphatase alcaline ne sont pas très sensibles ou spécifiques. Ainsi, les chercheurs ont voulu utiliser la réaction catalysée par la phosphatase alcaline pour induire à la fois la fluorescence et des changements de couleur visibles dans un échantillon d'eau.

Pour fabriquer l'indicateur de changement de couleur, les chercheurs ont d'abord combiné des ions de cuivre avec de la guanosine-5-monophosphate, formant des nanoparticules sphériques. Ensuite, ils ont incorporé deux composés (1,1,2,2-tétra(4-carboxylphényl)éthylène et sulforhodamine 101) dans les nanoparticules. Le résultat final était une solution bleu foncé à la lumière visible qui émettait une fluorescence bleu-violet sous la lumière UV. En présence de phosphatase alcaline, la solution s'est décalée vers une teinte rosée et une forte fluorescence rouge sous lumière UV.

Les chercheurs ont testé l'indicateur avec de l'eau de 13 rivières qui avaient un phosphore biodisponible limité, en calculant les rapports de fluorescence rouge sur bleu avec l'application de numérisation couleur d'un smartphone. Ils ont découvert que la méthode numérique portable détectait de manière fiable la phosphatase alcaline et était aussi robuste que les mesures de laboratoire de la fluorescence de l'indicateur. Les chercheurs ont également cultivé des cyanobactéries productrices de toxines en laboratoire, les nourrissant de composés complexes contenant du phosphore, et mesuré les modifications de la phosphatase alcaline. Le troisième jour, une forte augmentation de l'activité enzymatique a été détectée avec à la fois des changements de fluorescence et de couleur visible. Quelques jours plus tard, les algues poussaient de façon exponentielle. Étant donné que l'indicateur et le système basé sur un smartphone ont détecté la poussée d'activité avant une floraison, les chercheurs affirment qu'il pourrait être développé pour la surveillance et la prévision en temps réel sur le terrain. + Explorer plus loin

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