Capteur Biomimétique Électrochimique AuNP/NiFe-LDH/MWCNT pour la Détection Sensible de l'Enrofloxacine dans les Produits Aquatiques

Introduction

L’enrofloxacine, un antibiotique quinolone fréquemment utilisé en aquaculture, constitue un élément clé dans la lutte contre les maladies bactériennes. Cependant, la présence excessive de résidus d’enrofloxacine dans les produits aquatiques pose des risques pour la santé humaine et l’environnement. Le besoin d’une détection rapide, sensible et sélective de l’enrofloxacine dans les matrices alimentaires aquatiques est ainsi devenu un enjeu majeur pour la sécurité alimentaire et la traçabilité.

L’article met en lumière la conception et l’application d’un capteur électrochimique biomimétique innovant basé sur un composite AuNP/NiFe-LDH/MWCNT (nanoparticules d'or/Layered Double Hydroxide de NiFe/Tube de carbone multi-parois) permettant une détection ultrasensible de l’enrofloxacine dans les aliments aquatiques.

Synthèse et Caractérisation du Matériau Composites

La fabrication de ce capteur repose sur une association synergique de matériaux avancés :

• Nanoparticules d’or (AuNP) : offrent une excellente conductivité et des sites actifs pour l’immobilisation de récepteurs biomimétiques.
• Layered Double Hydroxide NiFe (NiFe-LDH) : confère une stabilité structurelle accrue et de grandes capacités d’adsorption.
• Tubes de carbone multi-parois (MWCNT) : facilitent le transfert d’électrons et augmentent la surface active effective.

Le processus de synthèse inclut la croissance in situ des couches NiFe-LDH sur les MWCNT suivie du dépôt contrôlé des AuNP. L’ensemble est caractérisé par diverses techniques : microscopie électronique à balayage (MEB), diffraction des rayons X (DRX), spectroscopie Raman et analyses électrochimiques.

Mécanisme Biomimétique de Reconnaissance de l’Enrofloxacine

Pour simuler la reconnaissance biologique spécifique de l’enrofloxacine, une couche biomimétique est formée sur la plateforme électrochimique via polymérisation de monomères fonctionnalisés. Cette couche agit comme récepteur sélectif, reproduisant la spécificité des sites actifs naturels, permettant une fixation sélective des molécules d’enrofloxacine et évitant les interférences majeures des autres composés.

Performances Électrochimiques et Détection

La stratification optimale des composants permet une excellente transmission du signal électrochimique. Le capteur présente :- Une remarquable sensibilité, avec une limite de détection (LOD) très basse permettant la quantification de traces d’enrofloxacine bien en-deçà des seuils réglementaires européens et internationaux.

• Une large plage linéaire couvrant les concentrations pertinentes pour les produits aquatiques.
• Une reproductibilité et une stabilité opérationnelle supérieures, même après un stockage prolongé ou de multiples cycles d’utilisation.

Les analyses sont réalisées par voltamétrie cyclique (CV) et voltamétrie différentielle à impulsion (DPV), révélant un pic de réponse proportionnel à la concentration d’enrofloxacine.

Spécificité et Sélectivité du Capteur

L’architecture biomimétique du capteur confère une excellente sélectivité. Les tests en présence de molécules structurales ou électriquement similaires (autres antibiotiques, perturbateurs alimentaires) montrent une absence de réponse significative, démontrant la spécificité du complexe AuNP/NiFe-LDH/MWCNT modifié. Le phénomène est attribuable à la reconnaissance moléculaire du revêtement, couplée à l’optimisation de la conductivité et des sites actifs.

Application Pratique aux Produits Aquatiques

Le capteur biomimétique a été appliqué à divers échantillons réels de produits aquatiques (poisson, crustacés, mollusques) contaminés artificiellement ou naturellement par l’enrofloxacine. Après extraction des analytes, le capteur s’est avéré capable de détecter l’enrofloxacine à de très faibles concentrations, validant la méthode face aux protocoles chromatographiques standard (CLHP/LC-MS) par concordance des résultats.

Les temps d’analyse courts, la préparation minimale des échantillons, ainsi que le caractère portable de la plateforme font de ce capteur une solution de contrôle rapide, pratique et peu coûteuse pour les laboratoires et sur site.

Atouts et Perspectives Technologiques

Le dispositif AuNP/NiFe-LDH/MWCNT biomimétique se distingue par :

• Miniaturisation : format compact et facile à intégrer dans un environnement industriel ou sur le terrain.
• Polyvalence : possibilité d’adapter le récepteur biomimétique à d'autres contaminants en ajustant la chimie du polymère entraîné.
• Durabilité et réutilisation : résistance à la dégradation et régénérabilité de la sensibilité après un simple nettoyage électrochimique.

Conclusion

Ce capteur biomimétique basé sur le composite AuNP/NiFe-LDH/MWCNT constitue une avancée significative dans la surveillance électrochimique des résidus d’enrofloxacine dans l’industrie alimentaire aquatique. En alliant sensibilité, sélectivité, rapidité d’analyse et adéquation à des environnements réels, il offre un outil performant pour répondre aux exigences de la sécurité alimentaire et aux besoins réglementaires émergents.

Source : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814625041925?dgcid=rss_sd_all