Des chercheurs de l'Université polytechnique de Tomsk, en collaboration avec des collègues de la République tchèque, ont développé des capteurs supersensibles pour détecter des énantiomères, appelés «molécules miroirs», dans les médicaments.
Ces molécules peuvent réduire l'efficacité des médicaments ou même être nocives pour l'homme. Les expériences ont révélé que les capteurs développés possédaient les meilleures propriétés sensibles par rapport aux méthodes traditionnelles.
Ils utilisent des cadres organométalliques comme pièges pour les énantiomères. Les études sont publiées dans Applied Materials Today (IF: 8.013; Q1).
Les énantiomères sont des molécules ayant une formule et des propriétés physiques similaires, mais elles ont des sens de rotation différents de la lumière polarisée.
Par conséquent, ils sont comme des images miroir l'un de l'autre. En raison de ces caractéristiques, les énantiomères peuvent entraîner différents effets biologiques.
« Ce sont des molécules chirales, dont la plupart font partie de substances médicinales. Leur présence est strictement réglementée. »
« Le médicament ne doit pas du tout contenir d'énantiomères ou leur concentration ne doit pas être nocive pour la santé. Il devrait donc y avoir des méthodes pour détecter rapidement et efficacement les énantiomères. »
Les méthodes de détection actuellement utilisées comprennent les techniques électrochimiques et la chromatographie. Leur limite de détection ne dépasse généralement pas 10-8 mol par litre. Nos capteurs ont démontré une limite de détection allant jusqu'à 10-18, c'est-à-dire qu'ils sont dix ordres de grandeur plus sensibles. De plus, la chromatographie est une méthode coûteuse. «
Olga Guselnikova, auteur de l'étude et chercheur, TPU Research School of Chemistry & Applied Biomedical Sciences
Le capteur est une fine plaque d'or avec une surface ondulée. L'équipe a utilisé ces plaques dans d'autres études. Cependant, les chercheurs ont maintenant réussi à râper des cadres organométalliques constitués d'ions zinc et d'éléments organiques.
Ceci est une structure poreuse qui captures les substances ciblées.
Cela est possible en raison de la taille des pores correctement sélectionnée dans le cadre et de la nature chimique similaire des composés qui doivent être capturés.
En particulier, les chercheurs ont mené des expériences avec le cadre qui comprenait de l'acide lactique.
Il est optiquement actif, de sorte que les cadres organométalliques basés sur ses énantiomères peuvent être un piège pour d'autres substances optiquement actives.
Cette construction de capteur a été testée sur un médicament antiparkinsonien et sur un certain nombre d'acides aminés.
Il suffit de faire couler une solution de la substance analysée sur la plaque. Une analyse plus approfondie peut être effectuée à l'aide d'un spectromètre Raman portable, ce qui prend moins de cinq minutes.
« Notre capteur amplifie le signal du spectromètre simultanément par deux méthodes. C'est un élément important de cette étude.
D'une part, le signal est physiquement amplifié sous l'effet de la résonance plasmonique de surface, générée par la plaque d'or.
En revanche, nos montures organométalliques amplifient chimiquement le signal. Nous avons été l'un des premiers à démontrer un système sensoriel, combinant deux méthodes d'amplification du signal Raman « , note le chercheur.
Selon le Dr Guselnikova, ces capteurs peuvent être utilisés à la fois pour contrôler la qualité des médicaments et la surveillance de l'environnement, c'est-à-dire pour détecter les contaminants dans l'eau et le sol.
L'étude est menée conjointement avec des scientifiques de l'Université de chimie et de technologie de Prague et de l'Université de Jan Purkine (République tchèque).
La source:
Université polytechnique de Tomsk (TPU)
Référence de la revue:
Guselnikova, O., et al. (2020) Les charpentes métal-organique homochirales ont fonctionnalisé le substrat SERS pour la détection énantio-sélective atto-molaire. Matériaux appliqués aujourd'hui. doi.org/10.1016/j.apmt.2020.100666.
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