Des scientifiques de l’USP créent un gant qui détecte les pesticides dans les aliments – Jornal da USP
Avec des capteurs au bout des doigts, l’appareil permet de vérifier la présence de substances toxiques dans les fruits et légumes. La technique ne nécessite pas de préparation préalable des échantillons et ne génère pas de déchets
Les scientifiques de l’USP ont créé un capteur portable intégré dans un gant en caoutchouc synthétique capable de détecter les résidus de pesticides dans les aliments. Le travail, soutenu par FAPESP, a été conçu et dirigé par le chimiste Paulo Augusto Raymundo-Pereira, chercheur à l’Institut de physique de São Carlos (IFSC) à l’USP.
L’appareil comporte trois électrodes, situées sur l’index, le majeur et l’annulaire. Ils ont été imprimés sur le gant au moyen d’une sérigraphie, avec une encre au carbone conductrice, et permettent la détection des substances carbendazime (fongicide de la classe des carbamates), diuron (herbicide de la classe des phénylamides), paraquat (herbicide inscrit sur la liste des bipyridinium ) et la phénonitrothione (insecticide organophosphoré). Au Brésil, le carbendazime, le diuron et la phénonitrothione sont utilisés dans les cultures céréalières (blé, riz, maïs, soja et haricots), les agrumes, le café, le coton, le cacao, les bananes, les ananas, les pommes et la canne à sucre. L’utilisation du paraquat a été interdite dans le pays par l’Agence nationale de surveillance sanitaire (Anvisa).
L’analyse peut être effectuée directement sur des liquides, simplement en plongeant le bout du doigt contenant le capteur dans l’échantillon, et également sur des fruits et légumes, simplement en touchant la surface de l’échantillon.
Sergio Antonio Spinola Machado, professeur à l’Institut de chimie de São Carlos (IQSC) à l’USP et co-auteur de la recherche, affirme qu’il n’y a rien de similaire sur le marché et que les méthodes les plus utilisées aujourd’hui pour la détection des pesticides sont basées sur des techniques telles que comme la chromatographie (analyse par séparation de mélange), la spectrophotométrie (méthode d’analyse optique utilisée en biologie et en chimie physique), l’électrophorèse (technique qui utilise un champ électrique pour séparer les molécules) ou les tests de laboratoire.
« Cependant, ces méthodologies sont coûteuses, nécessitent une main-d’œuvre spécialisée et un long délai entre les analyses et l’obtention des résultats. Les capteurs sont une alternative aux techniques conventionnelles car, basés sur des analyses fiables, simples et robustes, ils fournissent des informations analytiques rapides, sur place et à petit prix. »
Dans le gant créé par le groupe, chaque doigt est responsable de la détection électrochimique d’une classe de pesticide. L’identification se fait à la surface de l’aliment, mais en milieu aqueux. « Nous avons besoin d’eau, car il nous faut un électrolyte [substância capaz de formar íons positivos e negativos em solução aquosa]. Déposez simplement une goutte sur l’aliment et la solution établit un contact entre celui-ci et le capteur. La détection s’effectue à l’interface entre le capteur et la solution », détaille la chimiste Nathalia Gomes, chercheuse à l’IQSC et membre de l’équipe.
capteurs
Le processus de vérification de la présence de pesticides est simple. Un doigt à la fois est placé sur l’échantillon : d’abord, l’index ; puis le milieu et enfin l’anneau. Dans le cas d’un jus de fruit, il suffit de tremper les doigts dans le liquide, un à la fois. La détection se fait en une minute et, dans le cas de l’annulaire, en moins d’une minute.
« Le capteur sur l’annulaire utilise une technique plus rapide. Il est composé d’une électrode de carbone fonctionnalisée, tandis que les deux autres doigts d’électrodes modifiées avec des nanosphères de carbone. [dedo indicador] et le carbone printex, un type spécifique de nanoparticules de carbone [dedo médio]. Après détection, les données sont analysées par un logiciel installé sur le téléphone portable », explique Raymundo-Pereira.
Le chercheur souligne que l’incorporation de matériaux en carbone a conféré la sélectivité aux capteurs, l’une des propriétés les plus importantes et les plus difficiles à obtenir dans des dispositifs similaires. « Un choix judicieux de matériaux à base de carbone a permis la détection sensible et sélective de quatre classes de pesticides parmi les plus utilisées en agriculture : les carbamates, les phénylamides [subclasse das fenilureias], composés de bipyridinium et organophosphates. Ainsi, l’un des différentiels de l’invention est la capacité à détecter sélectivement en présence d’autres groupes de pesticides, tels que les triazines, la glycine substituée, le triazole, la strobilurine et la dinitroaniline. Avec les méthodes traditionnelles, ce n’est pas possible.
Un autre point fort de l’appareil est la possibilité de détection directe, sans nécessiter de préparation d’échantillon, ce qui accélère le processus. De plus, la méthode préserve les aliments, permettant une consommation après analyse.
Le gant n’a pas de date d’expiration et peut être utilisé tant que les capteurs ne sont pas endommagés. Osvaldo Novais de Oliveira Junior, professeur à l’IFSC et co-auteur de la recherche, explique que les capteurs peuvent être endommagés par des solvants organiques (tels que l’alcool et l’acétone) ou par un mauvais contact mécanique sur la surface du capteur (un objet qui le raye, par exemple).
Marché
Raymundo-Pereira souligne que le produit est innovant et que le processus de demande de brevet est déjà en cours à l’Institut national de la propriété industrielle (Inpi). Il prétend qu’il n’existe pas de procédure simple pour la détection des pesticides, ce qui est la principale raison pour laquelle les tests permettant de discriminer différentes classes de pesticides et autres contaminants ne sont pas encore disponibles sur le marché. Pour lui, l’utilisation d’appareils comme les gants, qui permettent l’analyse chimique des matières dangereuses sur place, serait pertinent dans les applications alimentaires, environnementales, médico-légales et de sécurité, permettant un processus décisionnel rapide sur le terrain.
« Les représentants des agences internationales qui contrôlent l’entrée des denrées alimentaires dans différents pays du monde portent déjà des gants pour les manipuler. Imaginez s’ils avaient un système de détection de pesticides intégré ? Les aliments contenant des pesticides interdits seraient jetés à la frontière. L’appareil peut également être utilisé pendant la récolte.
Selon le chercheur, le coût de l’appareil correspond essentiellement au coût du gant, sans le capteur. « Les capteurs coûtent moins de 0,1 USD. Le coût principal est le gant. Nous utilisons un gant en nitrile car il est moins poreux qu’un gant en latex. Avec la pandémie, son prix a grimpé en flèche. Et le coût individuel a augmenté. Mais encore, l’appareil que nous avons créé est un produit très bon marché. Plus abordable que les tests effectués aujourd’hui.
La recherche a reçu un financement de FAPESP à travers quatre projets (16/01919-6 ; 20/09587-8 ; 19/01777-5 ; et 18/22214-6).
L’article Détection multiplexée sélective et sensible des pesticides dans les échantillons alimentaires à l’aide de capteurs non enzymatiques portables et flexibles intégrés dans des gants peut être consulté sur : www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720334045.