Détection / Quantification / Dégradation intégrées d’herbicides dérivés de la s-triazine dans des puces microfluidiques incorporant des Quantum Dots multifonctionnels – ASTRID

La détection des espèces polluantes dans l'environnement (eau, sol, air) et dans les produits de consommation (aliments, produits manufacturés) est un enjeu majeur de santé publique et environnemental. De nos jours, de nombreuses substances chimiques ont été classées comme cancérigènes, reprotoxiques ou mutagènes probables (CMR), alors que leur utilisation reste très développée dans l'industrie et les processus de production. Parmi toutes ces substances, les herbicides dérivés de la s-triazine, comme l'atrazine, sont très représentés et restent parmi les produits chimiques les plus utilisés dans l'industrie agroalimentaire. La détection officielle actuelle des s-triazine, afin de répondre aux normes réglementaires, dans l'eau potable et l'environnement repose sur des méthodologies complexes et coûteuses mais néanmoins classiques, uniquement disponible en laboratoire.
Dans ce projet, nous visons à fournir les bases pour méthode de détection optique sensible (selon les exigences de l'UE et de l'OMS) et sélective tout en étant simple et utilisable par des utilisateurs non experts afin de donner la possibilité de détecter les herbicides dérivés de la s-triazine sans équipement de laboratoire coûteux. Dans un premier temps, nous prévoyons de nous concentrer sur l'atrazine car c'est le plus pertinent de cette famille et l'un des plus utilisés dans le monde. Néanmoins, différents herbicides ce cette famille seront testés et comparés parmi les plus fréquemment trouvés dans l'environnement (y compris les produits de dégradation) et ceux encore commercialisés. En parallèle, ces dispositifs évolueront pour proposer une dégradation efficace et contrôlée à l'aide d'espèces réactives de l'oxygène.
Pour proposer de tels systèmes, ce projet s'appuie sur le développement de puces microfluidiques innovantes intégrant des objets nano-hybrides et est soutenues par une équipe pluridisciplinaire (PPSM - ENS Paris-Saclay) qui combine l'expertise en conception moléculaire, synthèse organique, chimie supramoléculaire, fabrication et étude des nanomatériaux, et de la microfluidique. Plusieurs systèmes seront conçus avec une stratégie basée sur : une synthèse organique convergente; soutenue par une conception moléculaire in-silico.
Les propriétés photophysiques uniques des nanocristaux semi-conducteurs et l'unité de reconnaissance sélective combinées à l'intérieur de puces microfluidiques permettront une détection hautement sensible et spécifique des dérivés de la s-triazine au niveau du ppb par des techniques basées sur la spectroscopie. Ce dispositif fournira des outils alternatifs pour la détection/quantification/dégradation directe et sur le terrain des herbicides polluants dans le sol, l'eau et les produits de consommation. Les objectifs de ce projet sont donc :
- Développer un système microfluidique compact, intégré et piloté par ordinateur, utilisant les nanomatériaux développés de type QDs nano-hybrides, et dédié à la détection optique de l'Atrazine dans le sol et/ou l'eau.
- Induire une dégradation contrôlée des herbicides en utilisant des objets nano-hybrides multifonctionnels de type "QDs - récepteur moléculaire" dans des puces micro/millifluidiques.
Les résultats obtenus par ces dispositifs seront ensuite comparés aux méthodes en place dans les laboratoires ainsi qu’au récent travaux de recherche publiés dans la littérature.
Ensuite, des applications ultérieures seront envisagées grâce aux liens de collaboration établis des utilisateurs finaux lors des précédents appels à projets. Par ailleurs, les travaux de recherche pourraient être étendus à d'autres produits chimiques, comme le Glyphosate. Les développements futurs pourraient permettre de proposer une détection différentielle pour sonder une large gamme de produits chimiques avec un seul dispositif. Enfin, le développement et le partage d'une technologie qui donne aux gens la capacité de se protéger eux-mêmes de la pollution environnementale est une perspective très inspirante.