Risques environnementaux : les espoirs des microcapteurs chimiques fabriqués par impression 3D

Parce qu’ils sont stables et présentent des affinités et une capacité à sélectionner des cibles comparable à celles des anticorps, les micro-capteurs à base de polymères à empreintes moléculaires (MIP : Molecularly Imprinted Polymers) intéressent les professionnels de la détection et de l’analyse des substances à l’échelles des molécules. Toutes sortes de substances cibles sont envisagées : aussi bien des substances naturelles que synthétiques, des médicaments que des pesticides ou des toxines.

Comme avec une imprimante 3D commerciale
Pour réaliser de tels capteurs, les équipes de l’Institut de science des matériaux de Mulhouse (CNRS / UHA), du laboratoire Génie enzymatique et cellulaire (CNRS / UTC) ont eu recours à un procédé inédit de micro-fabrication 3D par écriture directe laser : la stéréolithographie biphotonique (TPS). A l’instar des imprimantes 3D commerciales, cette technologie offre une grande flexibilité pour la conception et mise en forme des capteurs. Qui plus est, elle présente l’avantage de structurer la matière à l’échelle du micron (millième de millimètre), voire en-dessous.

Matériau à mémoire moléculaire
Ces micro-capteurs spécifiques sont synthétisés en une seule étape (par copolymérisation) autour de la molécule-cible en vue de reconnaître sur le terrain la molécule qu’il faudra détecter. Après polymérisation, la molécule servant à concevoir le « moulage » est éliminée. Cependant, elle aura conféré au matériau la mémoire de cette molécule, via la présence de cavités spécialement conçues. Au moment de l’analyse, elle se souviendra de la substance à détecter. Pour parvenir à cette prouesse, les chercheurs ont mis au point une formulation chimique spécifique qui permet d’imprimer en série les microcapteurs par laser à l’échelle microscopique. Originale, cette formulation a fait l’objet d’un dépôt de brevet, compte-tenu des applications potentielles dans des domaines stratégiques tels que l’environnement, la sécurité, l’industrie pharmaceutique et l’agroalimentaire.

Un procédé envisageable sur smartphone
Point fort, les microcapteurs chimiques peuvent être interrogés par voie optique ou mécanique. A terme, on pourrait imaginer que ces micro-capteurs seront intégrés dans des dispositifs portables miniaturisés. Même dans des smartphones. Il deviendra ainsi aisé d’analyser dans notre environnement quotidien la présence de pesticides sur une pomme ou de formaldéhydes dans l’air intérieur des bureaux.

Erick Haehnsen


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