Étude de systèmes multicapteurs utilisant des capteurs chimiques, électrochimiques et des biocapteurs pour des applications en agroalimentaire PDF Download
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Book Description
Les capteurs et les biocapteurs sont des moyens d'analyse en plein essor à la fois rapides, sensibles, sélectifs et peu coûteux, applicables à des domaines très variés (agroalimentaire, environnement, biomédical...). Dans ce travail de recherche, nous nous sommes intéressés au développement de trois dispositifs à savoir un nez et une langue électroniques à base de systèmes multicapteurs pour l'analyse des odeurs et des saveurs ainsi que les biocapteurs. Les deux premiers dispositifs ont permis dans un premier temps de caractériser et de détecter les fraudes dans les produits de l'industrie agroalimentaire. Ainsi, nous sommes parvenus à détecter les pratiques frauduleuses dans l'huile d'argan par le nez et par la langue électroniques. Nous avons, par ailleurs, réussi à caractériser des miels de différentes origines géographiques et botaniques et à détecter l'adultération du miel pur par l'utilisation d'une langue électronique voltammétrique. Enfin, nous avons démontré l'efficacité des systèmes de nez et de langue électroniques à discriminer cinq marques de lait pasteurisé marocain. Des limitations du système de nez et de langue électroniques ont été révélées quant à la discrimination du lait pasteurisé (Jawda) en fonction des jours de stockage. Par contre, la fusion des données des deux systèmes moyennant un niveau d'abstraction intermédiaire a permis d'améliorer cette discrimination. Dans une deuxième étape, nous avons développé deux biocapteurs, le premier est basé sur l'utilisation de Polymère à Empreinte Moléculaire (MIP) dédié à la détection de la tétracycline dans le miel. Alors que le second est un immunocapteur conçu pour la détection de l'ochratoxine A. Le MIP, utilisé dans le premier cas, a été synthétisé à la surface d'électrodes en or par électropolymérisation des nanoparticules d'or fonctionnalisées par le p-aminothiophénol en présence de la tétracycline comme molécule empreinte. Dans le deuxième cas, un nouveau biocapteur capacitif basé sur l'utilisation d'un substrat de Nitrure de Silicium (Si3N4) combiné avec une nouvelle structure de nanoparticules magnétiques (MNPs) pour la détection de l'ochratoxine A a été conçu. En effet, Les MNPs possédant une terminaison carboxylique ont été liés de manière covalente à la monocouche auto-assemblée du silane-amine (3-aminopropyl triéthoxysilane APTES). Enfin, les anticorps anti-ochratoxine A ont été immobilisés sur les MNPs par liaison amide. Les performances des deux biocapteurs (limite de détection, sélectivité, reproductibilité) ont ensuite été évaluées.
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Les capteurs et les biocapteurs sont des moyens d'analyse en plein essor à la fois rapides, sensibles, sélectifs et peu coûteux, applicables à des domaines très variés (agroalimentaire, environnement, biomédical...). Dans ce travail de recherche, nous nous sommes intéressés au développement de trois dispositifs à savoir un nez et une langue électroniques à base de systèmes multicapteurs pour l'analyse des odeurs et des saveurs ainsi que les biocapteurs. Les deux premiers dispositifs ont permis dans un premier temps de caractériser et de détecter les fraudes dans les produits de l'industrie agroalimentaire. Ainsi, nous sommes parvenus à détecter les pratiques frauduleuses dans l'huile d'argan par le nez et par la langue électroniques. Nous avons, par ailleurs, réussi à caractériser des miels de différentes origines géographiques et botaniques et à détecter l'adultération du miel pur par l'utilisation d'une langue électronique voltammétrique. Enfin, nous avons démontré l'efficacité des systèmes de nez et de langue électroniques à discriminer cinq marques de lait pasteurisé marocain. Des limitations du système de nez et de langue électroniques ont été révélées quant à la discrimination du lait pasteurisé (Jawda) en fonction des jours de stockage. Par contre, la fusion des données des deux systèmes moyennant un niveau d'abstraction intermédiaire a permis d'améliorer cette discrimination. Dans une deuxième étape, nous avons développé deux biocapteurs, le premier est basé sur l'utilisation de Polymère à Empreinte Moléculaire (MIP) dédié à la détection de la tétracycline dans le miel. Alors que le second est un immunocapteur conçu pour la détection de l'ochratoxine A. Le MIP, utilisé dans le premier cas, a été synthétisé à la surface d'électrodes en or par électropolymérisation des nanoparticules d'or fonctionnalisées par le p-aminothiophénol en présence de la tétracycline comme molécule empreinte. Dans le deuxième cas, un nouveau biocapteur capacitif basé sur l'utilisation d'un substrat de Nitrure de Silicium (Si3N4) combiné avec une nouvelle structure de nanoparticules magnétiques (MNPs) pour la détection de l'ochratoxine A a été conçu. En effet, Les MNPs possédant une terminaison carboxylique ont été liés de manière covalente à la monocouche auto-assemblée du silane-amine (3-aminopropyl triéthoxysilane APTES). Enfin, les anticorps anti-ochratoxine A ont été immobilisés sur les MNPs par liaison amide. Les performances des deux biocapteurs (limite de détection, sélectivité, reproductibilité) ont ensuite été évaluées.
Author: LALAUZE René Publisher: Lavoisier ISBN: 274628832X Category : Languages : en Pages : 386
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Capteurs chimiques, biocapteurs et biopuces constitue un état de l'art en matière de détection d'espèces gazeuses, ioniques et biologiques. Il présente les aspects fondamentaux et technologiques des différents types de capteurs. Les matériaux sensibles aux différentes espèces chimiques et biologiques y sont exposés en termes d'élaboration et de performance. Les transducteurs mécaniques, électriques, électrochimiques, piézoélectriques, optiques et biologiques, sont décrits sous l'angle de leur fabrication et de leur mise au point pour des applications spécifiques. Les microréacteurs, les nanotechnologies et les technologies souples font également l'objet d'une étude approfondie. Enfin, le problème du traitement de l'information à travers les réseaux neuronaux ou les nez électroniques est traité.
Author: Nadia El Alami el Hassani Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Au cours des dernières décennies, les capteurs et les biocapteurs électrochimiques ont connu un développement considérable en raison de leur simplicité, fiabilité, rapidité et sélectivité. Ils ont constitué les alternatives les plus séduisantes pour les méthodes analytiques classiques dans des domaines aussi variés que l'agro-alimentaire, la médecine et la biologie clinique, ou le contrôle de la qualité de l'environnement. Dans ce travail de recherche, nous nous sommes intéressés, dans un premier volet, aux développements des immunocapteurs et capteurs électrochimiques à base des polymères à empreintes moléculaires (MIPs) pour le contrôle de la qualité des miels. La première partie de ce volet concerne le développement des immunocapteurs sur des structures dites Bio-MEMS basées sur des microélectrodes en or. L'élaboration de ces immunocapteurs a été dédiée à la détection des résidus d'antibiotiques à savoir la sulfapyridine (SPy) et la tétracycline (TC). Une nouvelle structure des nanoparticules magnétiques (MNPs) revêtues du copolymère poly (acide pyrrole-co-pyrrole-2-carboxylique) a été exploitée dans ces travaux pour leur réseau d'immobilisation tridimensionnel ainsi que pour leur stabilité pendant de longues périodes. La détection de la SPy et de la TC a été réalisée par différentes approches compétitives en utilisant des anticorps polyclonaux. Dans la deuxième partie de ce volet, nous avons fabriqué des capteurs à base des MIPs pour la détection de la sulfaguanidine, la doxycycline et le chloramphénicol dans le miel. Ces dispositifs ont été développés sur la surface des électrodes sérigraphiées en or en employant une matrice polymérique du polyacrylamide en présence des molécules empreintes. Les performances de ces capteurs et biocapteurs (limite de détection, sélectivité, reproductibilité, application dans les milieux réels) ont ensuite été évaluées. Dans un deuxième volet, nous nous sommes parvenus à appliquer un dispositif de la langue électronique voltammétrique (Langue-EV) pour des analyses agroalimentaires et biomédicales. Dans un premier temps, nous avons discriminé les miels issus de quatorze régions de la France et du Maroc par le dispositif de la Langue-EV. Nous nous sommes aussi parvenus à démontrer la fiabilité de ce dispositif à prédire les résultats des différents paramètres physico-chimiques d'après les réponses des méthodes analytiques utilisées. Dans un deuxième temps, nous sommes passés à l'application du dispositif de la Langue-EV en analyse biomédicale dans le but de discriminer les urines des patientes souffrants des infections urinaires avec celles des femmes saines.
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Cette thèse a pour objet principal la fonctionnalisation des surfaces de matériaux transducteurs électrochimiques et leur caractérisation en vue de l'obtention de capteurs chimiques et biochimiques. L’étude que nous avons menée concerne plus particulièrement l'élaboration de biocapteurs utilisant des enzymes comme biorécepteurs. Nous avons mis en œuvre de façon contrôlée les techniques de fonctionnalisation sur les divers substrats (platine silicium, carbone) et par création de liaisons covalentes entre les sites de surface et les molécules de reconnaissance; nous avons également élaboré des membranes enzymatiques épaisses pour la fonctionnalisation de certains transducteurs. Nous avons étudié la détection du glucose par mesure amperometrique en comparant l'efficacite des techniques d'immobilisation covalente sur les substrats platine et carbone. Les temps de réponse et les durées de vie obtenus montrent l'intérêt de ce type d'immobilisation pour la réalisation de biocapteurs enzymatiques. Nous avons ensuite procédé à la détection de glucose, urée, chlorure d'acétylcholine et le chlorure de butyrylcholine par des mesures conductimétriques sur ces microcapteurs à membrane épaisse. Ces capteurs permettent d'obtenir des limites de détection intéressantes et également de caractériser des systèmes enzymatiques de point de vue cinétique. Enfin, nous avons étudié la détection de pesticides organophosphorés par les systèmes conductimétriques et potentiométriques (ISFET). Une étude comparative a été menée, des limites de détection de 10-12 m pour le DFP et de 10-7 m pour le paraoxon-méthyl et le trichlorfon ont été obtenues
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Les systèmes de nez et de langues électroniques à base de capteurs chimiques et électrochimiques constituent une solution avantageuse pour la caractérisation des odeurs et des saveurs émanant des produits agroalimentaires. La sélectivité croisée de la matrice des capteurs couplée aux méthodes de reconnaissance de formes est l'élément clé dans la conception et le développement de ces systèmes. Dans cette optique, nous avons démontré la capacité d'un dispositif expérimental de nez électronique à discriminer entre les différents types de drogues, à analyser la fraîcheur des fromages, à identifier entre les fromages adultérés et à différentier entre les eaux potables et usées. Nous avons également réussi à classifier correctement les eaux potables (minérales, de source, gazeuse et de robinet) et usées par utilisation d'une langue électronique potentiométrique. Cette étude a été validée par la Chromatographie en Phase Gazeuse couplée à la Spectrométrie de Masse (CPG-MS). En outre, nous avons développé une langue électronique voltammétrique à base d'une électrode de Diamant Dopé au Bore pour différencier les phases de traitement des eaux usées domestiques et hospitaliers et pour identifier les différents métaux lourds (Pb, Hg, Cu, Cd, Ni et le Zn) contenus dans l'eau du fleuve Rhône. La Voltammétrie à Redissolution Anodique à Impulsion Différentielle (DPASV) a été utilisée comme une méthode électrochimique pour caractériser les eaux étudiées. Enfin, les systèmes multicapteurs hybrides se sont avérés un bon outil analytique pour caractériser les produits de l'industrie agroalimentaire tels que les jus tunisiens et les huiles d'olives marocaines.
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Ce livre relate l'elaboration et la caracterisation des capteurs chimiques, biocapteurs et les multi-capteurs (langue electronique). Ce travail porte sur l'optimisation de nouvelles microstructures ionosensibles par implantation ionique pour developper des capteurs d'ions sodium et potassium. Ensuite, des biomembranes a base de nanomateriaux (nanoparticules et molecules thiolees) ont ete developpees pour la mise au point de nouvelles biocapteurs d'uree. Enfin, nous nous sommes interesses a la caracterisation, la classification et la discrimination des eaux a l'aide d'une langue electronique.
Author: Manuela De Leo Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 188
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L'objectif de ce travail de recherche est le développement et l'utilisation d'ensembles de nano-électrodes (NEE) pour les applications sensorielles. Les travaux se sont orientés vers la préparation et la caractérisation des nano-électrodes, ainsi que vers l'application des NEE comme dispositifs électrochimiques pour biocapteurs et pour un système d'analyse par flux. La synthèse par template constitue une des techniques les plus innovantes pour la construction d'ensembles de NEEs (ensembles non ordonnés d'électrodes nano-scopiques). Cette technique utilise des membranes de filtration microporeuses comme "moule" pour le dépôt de nano-fibres de métal dans les pores. Bien que la synthèse par template se soit montrée un instrument valide, simple et peu coûteux pour la prépartion de nano-structures de métal (nanofibres, nanotubes, etc), la préparation des NEES s'avère toutefois difficile, principalement en ce qui concerne la reproductibilité. Nous avons donc apporté des améliorations à la procédures de fabrication des NEEs et plus particulièrement à la procédure de dépôt d'or par voie electroless. Ajfin de tester les performances électro-analytiques des NEEs, il a été développé un système de standardisation basé sur la comparaison analytique entre les voltamogrammes cycliques (CV) expérimentaux enregistrés avec les NEEs et les modèles des CV obtenus par simulation digitale. L'utilisation des NEEs comme support de biocapteurs électrochimique s'est montrée limitée du fait que la surface de l'électrode utilisée pour l'immobilisation des enzymes et/ou des médiateurs est très restreinte. De ce fait, il a été proposé une procédure différente de fabrication des NEEs dans laquelle les naodisques sont substitués par des nanofibres. Pour arriver à ce résultats, la surfac des NEEs traditionnelles a été traitée par une plasma d'oxygène et par un mélange approprié de solvants (CH2CL2-CH3CH2OH), ce qui conduit à la dissolution contrôlée d'une partie de la membrane du polycarbonate et aboutit ensuite à la formation de structures tridimensionnelles (3D-NEEs).
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Les biocapteurs sont des moyens d'analyse en plein essor à la fois rapides, sélectifs et peu coûteux applicables à des domaines extrêmement variés (environnement, santé, agroalimentaire,...). Dans ce type d'outil, un élément sensible de nature biologique (anticorps, enzyme, microorganisme, ADN...) doté d'un pouvoir de reconnaissance pour un analyte ou un groupe d'analytes est associé à un transducteur pouvant être de type électrochimique, optique ou thermique. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés au développement de différents biocapteurs, en se basant à l'immobilisation d'enzymes sur des microélectrodes en vue de la détection électrochimique d'analytes d'intérêt dans le domaine environnemental. Nous avons montré les potentialités d'application de deux biocapteurs conductimétrique et impédimétrique à base de lipase Candida Rugosa pour la détection directe et rapide des pesticides organophosphorés. Nous avons cherché à mieux comprendre le fonctionnement des biocapteurs et optimisé le procédé d'immobilisation des enzymes ainsi que différents paramètres de mesure afin de maximiser les performances analytiques des outils développés. Nous avons également élaboré un biocapteur impédimètrique pour une détermination très sensible de la phospholipase A2 en utilisant les nanoparticules d'or afin de renforcer la conductivité électrique. Enfin, nous avons développé un biocapteur de tyrosinase pour la détection du Bisphénol A, en se basant sur la modification électrochimique des électrodes de diamant dopé qui possèdent des propriétés électriques remarquables et uniques, avec l'ajout de nanotube de carbone multi-feuillet, ce qui permet d'améliorer des performances analytiques du biocapteur, en particulier sa limite de détection et sa stabilité. Les biocapteurs à base de lipase et de tyrosinase ont été appliqués avec succès à la quantification des composés organophosphorés et du bisphénol A respectivement dans plusieurs échantillons d'eaux réelles.
Author: Olivier Hotel Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Récemment, les systèmes multicapteurs ont trouvé de nombreuses applications dans des domaines tels que l'industrie agroalimentaire, l'environnement, la médecine et la défense. Parmi les technologies existantes, les capteurs à ondes acoustiques de surface sont l'une des plusprometteuses et fait l'objet de nombreuses recherches. Les travaux décrits dans ce manuscrit concernent le développement d'algorithmes permettant la reconnaissance de composés chimiques et l'estimation de leur concentration. Cette étude décrit une méthode permettant d'estimer les paramètres des phénomènes de transduction. L'intérêt de ces derniers est mis en évidence expérimentalement dans des applications consistant à identifier des toxiques chimiques, des capsules de café contrefaites et à détecter la présence de DMMP et de 4-NT en présence d'interférents.
Author: Madiha Bougrini
Author: Madiha Bougrini
Author: LALAUZE René
Author: Nadia El Alami el Hassani
Author: André-Marie Nyamsi Hendji
Author: Zouhair Haddi
Author: Houcine Barhoumi
Author: Dupont
Author: Manuela De Leo
Author: Nedjla Zehani
Author: Olivier Hotel