Les scientifiques de Bath ont introduit un capteur révolutionnaire à base de carbone pour détecter les niveaux d’acide lactique dans la salive, évitant ainsi le besoin d’une source d’alimentation électrique.
Les chercheurs, en collaboration avec un partenaire industriel Integrated Graphene, ont créé un nouveau type de chimiocapteur (démontré pour la détection de l’acide lactique) qui fonctionne avec de l’électricité mais sans avoir besoin d’électrodes de référence ou d’alimentation par batterie. La nouvelle conception offre potentiellement un coût inférieur, une meilleure durée de conservation et une facilité de miniaturisation par rapport aux capteurs à base d’enzymes.
Il a été prouvé que le capteur détecte l’acide lactique, un sous-produit généré par le corps lorsqu’il métabolise les glucides ou le glucose comme carburant, par exemple pendant l’exercice. Des niveaux élevés d’acide lactique sont associés à des risques plus élevés de perte de conscience ou de coma et de défaillance organique majeure.
Cela ouvre la possibilité d’utiliser un capteur facile à utiliser dans des endroits éloignés, comme une piste d’athlétisme, sans avoir besoin d’un équipement de détection alimenté par l’électricité.
Actuellement, l’acide lactique est souvent mesuré à l’aide d’un test enzymatique, qui a une durée de conservation limitée et nécessite un équipement de détection alimenté par batterie. Le nouveau type de chimiocapteur, détaillé dans un article publié dans Capteurs ACSmesure à la place l’acide lactique avec une méthode chimique utilisant une surface d’électrode en mousse de graphène.
Référencée sous le nom de « Graphene Foam » dans l’article, Gii-Sens, la technologie qui sous-tend le chimiocapteur, est une électrode produite par Integrated Graphene. Gii-Sens intègre Gii, une nanostructure de carbone 3D pure et poreuse qui offre un faible coût et évite l’utilisation de métaux nobles non durables comme l’or.
Lorsque le lactate se lie au capteur, il provoque une modification du signal électrique (ou capacité quantique) de la mousse de carbone. La mousse détecte donc les faibles niveaux d’acide lactique sans le consommer en mesurant les changements de charge électrique du Gii, permettant le suivi des changements de niveaux. Comme il s’agit d’un capteur chimique plutôt que d’un capteur à base d’enzymes, il présente un coût potentiellement inférieur, une meilleure durée de conservation et une facilité de miniaturisation.
Le professeur Frank Marken, auteur principal de l’étude à l’Université de Bath, a déclaré : « Tout comme votre carte de crédit sans contact n’a pas besoin d’une source d’alimentation externe pour fonctionner, car la proximité du lecteur de carte est suffisante pour l’alimenter, de manière similaire. De cette manière, ce capteur pourrait créer un petit courant électrique mesurable lorsque le lactate s’y lie.
« Ce capteur, utilisant la technologie Gii-Sens, répond à certaines des principales limites des tests d’enzymes lactiques actuels sans fil », a déclaré le professeur Marken. « Il permettra d’utiliser un capteur plus simple, ouvrant la voie à des tests plus réguliers, un suivi moins invasif et plus fiable de l’acide lactique, même pendant la performance de l’athlète.
Les tests d’acide lactique ont un certain nombre d’applications importantes. Dans les sports professionnels, l’acide lactique est testé pour évaluer la réponse de l’athlète à différentes intensités et régimes d’entraînement. En suivant sans fil et en améliorant par la suite la capacité du corps à transporter et à utiliser le lactate, les athlètes visent à améliorer leur endurance et leur récupération.
Il est également utilisé dans les soins médicaux pour suivre les maladies cardiaques telles que l’infarctus du myocarde, la fibrillation auriculaire et l’athérosclérose. Ceci est utile car des niveaux élevés d’acide lactique peuvent réduire la capacité du cœur et des vaisseaux sanguins à se contracter, ce qui a un impact sur l’hémodynamique du fonctionnement normal.
Jean-Christophe Granier, PDG d’Integrated Graphene, a commenté : « Ce développement est un autre cas d’utilisation clair de l’intégration de Gii-Sens dans des produits de détection et offrant une applicabilité polyvalente.
« Les résultats des tests effectués par le chercheur utilisant notre électrode Gii-Sens ouvrent la possibilité d’une surveillance de la santé plus accessible et plus fiable dans les environnements éloignés et nous sommes impatients de placer notre électrode Gii-Sens hautement sensible au cœur d’innovations plus révolutionnaires sur le lieu de soins. marché du diagnostic.
Plus d’information:
Simon M. Wikeley et al, Les acides boroniques ajoutés au pyrène sur des électrodes en mousse de graphène fournissent des capteurs moléculaires basés sur la capacité quantique pour le lactate, Capteurs ACS (2024). DOI : 10.1021/acsensors.4c00027