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Porous silicon-modified electrode for electrochemical pesticide biosensor / Maha Ayat in JOURNAL OF COATINGS TECHNOLOGY AND RESEARCH, Vol. 18, N° 1 (01/2021)
[article]
Titre : Porous silicon-modified electrode for electrochemical pesticide biosensor Type de document : texte imprimé Auteurs : Maha Ayat, Auteur ; Katia Ayouz, Auteur ; Chafiaa Yaddadene, Auteur ; Malika Berouaken, Auteur ; Noureddine Gabouze, Auteur Année de publication : 2021 Article en page(s) : p. 53-63 Note générale : Bibliogr. Langues : Américain (ame) Catégories : Biocapteurs
Caractérisation
Electrochimie
EnzymesUne enzyme est une protéine dotée de propriétés catalytiques. Pratiquement toutes les biomolécules capables de catalyser des réactions chimiques dans les cellules sont des enzymes ; certaines biomolécules catalytiques sont cependant constituées d'ARN et sont donc distinctes des enzymes : ce sont les ribozymes.
Une enzyme agit en abaissant l'énergie d'activation d'une réaction chimique, ce qui accroît la vitesse de réaction. L'enzyme n'est pas modifiée au cours de la réaction. Les molécules initiales sont les substrats de l'enzyme, et les molécules formées à partir de ces substrats sont les produits de la réaction. Presque tous les processus métaboliques de la cellule ont besoin d'enzymes pour se dérouler à une vitesse suffisante pour maintenir la vie. Les enzymes catalysent plus de 5 000 réactions chimiques différentes2. L'ensemble des enzymes d'une cellule détermine les voies métaboliques qui peuvent avoir lieu dans cette cellule. L'étude des enzymes est appelée enzymologie.
Les enzymes permettent à des réactions de se produire des millions de fois plus vite qu'en leur absence. Un exemple extrême est l'orotidine-5'-phosphate décarboxylase, qui catalyse en quelques millisecondes une réaction qui prendrait, en son absence, plusieurs millions d'années3,4. Comme tous les catalyseurs, les enzymes ne sont pas modifiées au cours des réactions qu'elles catalysent, et ne modifient pas l'équilibre chimique entre substrats et produits. Les enzymes diffèrent en revanche de la plupart des autres types de catalyseurs par leur très grande spécificité. Cette spécificité découle de leur structure tridimensionnelle. De plus, l'activité d'une enzyme est modulée par diverses autres molécules : un inhibiteur enzymatique est une molécule qui ralentit l'activité d'une enzyme, tandis qu'un activateur de cette enzyme l'accélère ; de nombreux médicaments et poisons sont des inhibiteurs enzymatiques. Par ailleurs, l'activité d'une enzyme décroît rapidement en dehors de sa température et de son pH optimums.
HydrosilylationLa réaction d'hydrosilylation consiste en l'addition d'une fonction hydrogénosilane (Si-H) sur un composé organique insaturé.
Il existe principalement deux méthodes pour mettre en œuvre cette réaction :
La génération de radicaux silyle : thermiquement (300 °C), par irradiation (rayonnement ultraviolet ou par décomposition de peroxydes ou d'azonitriles.
La catalyse par des métaux de transition généralement du groupe VIII. Parmi ces différents catalyseurs employés pour la réaction d'hydrosilylation, les composés à base de platine et plus particulièrement l'acide hexachloroplatinique hexahydraté sont ceux qui présentent la plus grande efficacité1. Ce catalyseur utilisé en très faible quantité et pour des temps de réaction généralement inférieurs à 5 h permet d'atteindre des rendements relativement élevés.
Un mécanisme plus récent de l'hydrosilylation a été proposé dans la thèse de Patrick Cancouët sur un polysiloxane porteur de fonction hydrogénosilanes latérales.
Matériaux poreux
PesticidesUn pesticide est une substance répandue sur une culture pour lutter contre des organismes considérés comme nuisibles. C'est un terme générique qui rassemble les insecticides, les fongicides, les herbicides, les parasiticides.
SiliconesLes silicones, ou polysiloxanes, sont des composés inorganiques formés d'une chaine silicium-oxygène (...-Si-O-Si-O-Si-O-...) sur laquelle des groupes se fixent, sur les atomes de silicium. Certains groupes organiques peuvent être utilisés pour relier entre elles plusieurs de ces chaines (...-Si-O-...). Le type le plus courant est le poly(diméthylsiloxane) linéaire ou PDMS. Le second groupe en importance de matériaux en silicone est celui des résines de silicone, formées par des oligosiloxanes ramifiés ou en forme de cage (wiki).
Surfaces fonctionnellesIndex. décimale : 667.9 Revêtements et enduits Résumé : An electrochemical biosensor for organophosphorus pesticides detection has been developed by immobilizing acetylcholinesterase (AChE) enzyme, through a multi-step functionalization process, on porous silicon (PSi) surface. The PSi surface was functionalized using thermal hydrosilylation creating acidic chains to stabilize the surface. The AChE was covalently attached on the PSi surface and exhibited a good enzyme activity in the presence of its substrate acetylthiocholine iodide (ATI) by forming thiocholine. The response of the device shows a linear evolution over a wide concentration range of ATI from 0.15 to 0.65 mM with a good correlation coefficient. Furthermore, AChE revealed high affinity to its substrate ATI from calculated Michaelis–Menten constant (Km), which is about 0.249 mM. The effect of the organophosphorus pesticide malathion was monitored by measuring the current oxidation in ATI solution. After incubation, it shows a drastic decrease in the electrochemical response in the presence of the pesticide at different concentrations (2–8 nM). Note de contenu : - EXPERIMENTAL : Materials - Preparation of porous silicon - Functionalization of PSI
- CHARACTERIZATIONS : Scanning electron microscopy (SEM) characterization - FTIR characterization - Contact angle measurement - Cyclic voltammetry
- RESULTS AND DISCUSSION : SEM observation of the electrode - FTIR characterization - Contact angle measurement - Cyclic voltammetry studyDOI : https://doi.org/10.1007/s11998-020-00381-w En ligne : https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s11998-020-00381-w.pdf Format de la ressource électronique : Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=35350
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