Leurs travaux sont publiés dans la revue Small .

Le fentanyl est un opioïde synthétique et l’un des principaux responsables des décès par surdose aux États-Unis, a déclaré Star. Il est souvent mélangé à d'autres drogues, mais en raison de sa puissance, il est souvent présent en si petites quantités qu'il peut être difficile à détecter.

Le capteur de Star utilise des nanotubes de carbone et des nanoparticules d'or pour distinguer le fentanyl des autres opioïdes. La clé de sa sensibilité révolutionnaire réside cependant dans l’incorporation d’anticorps au fentanyl. "Nous utilisons l'invention de la nature, pour ainsi dire", a déclaré Star. "C'est ainsi que nous pouvons atteindre ces niveaux de détection ultrafaibles."

Le capteur est une version modifiée d'un capteur COVID-19 développé par le groupe de recherche de Star en 2020. Le capteur COVID est lui-même une adaptation d'un test respiratoire au THC, similaire à un alcootest, mais pour la marijuana, qu'il a développé en 2019.

Au cœur de chacun de ces capteurs se trouve une puce sur laquelle sont fixés des nanotubes de carbone. Chaque tube est comme un petit fil 100 000 fois plus petit qu’un cheveu humain et efficace pour conduire l’électricité. Des nanoparticules d'or sont attachées aux nanotubes, chacune mesurant environ 43 nanomètres de hauteur.

En pratique, les molécules de fentanyl se lient aux nanoparticules, déclenchant un courant qui circule à travers les nanotubes. Différentes substances créaient différents courants; grâce à l’apprentissage automatique, le capteur a pu identifier une molécule de fentanyl. L'étude a également obtenu un taux de réussite de 91 % lorsqu'il s'agissait de différencier le fentanyl des autres opioïdes, ce qui est utile pour tenter de déterminer si une autre drogue a été contaminée par le fentanyl.

Pour atteindre son niveau de sensibilité sans précédent, Star et son équipe se sont inspirés du capteur COVID et ont incorporé des anticorps au fentanyl, les fixant aux nanoparticules. Les molécules de fentanyl se lieraient étroitement à tous les anticorps qu'elles rencontreraient, modifiant le courant circulant des anticorps vers les nanotubes, signalant ainsi la présence du médicament.

Le résultat a été un capteur plus sensible que n’importe quel capteur électrochimique de fentanyl signalé au cours des cinq dernières années. Les capteurs de Star ont détecté du fentanyl sur l'échelle femtomolaire. Cela fait 10 ^-15 moles par litre. Le capteur le plus proche peut détecter sur l'échelle nanomolaire, qui est 10 ^-9 . moles par litre.

"La nature a développé ces récepteurs sélectifs", a déclaré Star. "Nous les avons adaptés sur notre plateforme, les nanotubes de carbone."

Outre sa sensibilité, un autre avantage du capteur Star est sa portabilité. Aujourd’hui, pour détecter d’aussi petites quantités de fentanyl, il faut un spectromètre de masse, et non une technologie particulièrement mobile. Le capteur de Star est suffisamment petit pour être tenu à la main et suffisamment peu coûteux pour être pratique.

À l'avenir, il prévoit d'utiliser cette technique pour développer un réseau de capteurs capables de détecter de nombreux types de drogues.