Biocapteurs à acétylcholinestérase pour la détection sensible et spécifique des insecticides organophosphorés

Sensible and selective detection of organophosphorus insecticides based on acetylcholinesterase sensor

• Auteur / Autrice : Emanuela Silvana Andreescu
• Direction : Jean-Louis Marty
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Agrochimie
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Insecticides

Acétylcholinestérase

Capteurs (technologie)

Résumé

Ce travail a pour objet la mise au point d'une électrode sérigraphiée à usage unique, basée sur l'acétylcholinestérase (AChE) et utilisable pour la détection des insecticides organophosphorés. Deux objectifs ont été définis: l'immobilisation de l'AchE sur les électrodes sérigraphiées et la détection des insecticides en présence de solvants organiques. Dans un premier temps, le travail a été orienté sur la mise au point de nouvelles méthodes d'immobilisation, basé sur le principe d'affinité pour les ions métalliques. Les différentes étapes ont été : la fonctionnalisation de l'électrode de travail, l'optimisation des conditions d'immobilisation. Les caractéristiques analytiques des biocapteurs obtenus ont été discutées. Les biocapteurs mis au point ont servi à la détection des insecticides organophosphorés suivants : paraoxon, dichlorvos, chlorpyriphos éthyle avec une limite de détection de l'ordre de 1 à quelques ppb. Dans une deuxième phase, les biocapteurs ont été utilisés pour la détection des insecticides en présence de solvants organiques. Deux systèmes ont été étudiés : un système mono-enzymatique en utilisant comme substrat le p-aminophényl acétate et le deuxième, un système bi-enzymatique AChE/ tyrosinase avec le phényle acétate comme substrat. Ces capteurs ont été utilisés pour la détection des insecticides en présence de faibles concentrations de solvants organiques miscibles à l'eau comme l'éthanol et l'acétonitrile.

This work was focused on the development of a disposable acetylcholinesterase (AChE) screen printed sensor for the determination of organophosphorus insecticides. Two main directions have been followed during this study: the AChE immobilization on screen-printed electrodes and the detection of pesticides in presence of organic solvents. In a first approach, the work was focused on the finding new immobilization method compatible with screen printing technique which allows controlled and oriented attachment of AChE in a stable manner with a minimum loss of activity. The immobilization method based on the principle of metal chelate affinity was thus developed. The fonctionnalization of the graphite working electrode, the optimization of the working conditions and the analytical characteristics were discussed. The developed sensors exhibit good characteristics and they have been used for the determination of organophosphorus insecticides such as paraoxon, dichlorvos and chlorpyriphos ethyl oxon with a detection limit in the range of ppb. In a second approach, the AChE screen-printed sensors have been applied to detect pesticides in the presence of organic solvents. Two systems have been studied: a mono enzymatic AChE system using p-amino phenyl acetate as substrate and a bi-enzymatic system AChE/tyrosinase with phenyl acetate as substrate. The influence of organic solvents on the activity of immobilized AChE was evaluated and then, according to the results, the sensors were applied to the detection of pesticides in the presence of low amounts of water miscible organic solvents such as acetonitrile and ethanol.