Développement de nouveaux outils de diagnostic de terrain pour une application au dosage de l'arsenic

Development of new field diagnostic tools for arsenic application

• Auteur / Autrice : Tom Boucherle
• Direction : Vincent Chaleix, Vincent Gloaguen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie appliquée / Chimie des substances naturelles
• Date : Soutenance le 18/05/2018
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie, écologie, géosciences et agrosciences Théodore Monod (Poitiers ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Agroressources, Biomolécules et Chimie pour l'Innovation en Santé (Limoges ; 2018-)
• Jury : Président / Présidente : Vincent Sol
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Chaleix, Laurence Raehm
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Pierre Souchard, Nicolas Joly

Mots clés

Mots clés contrôlés

Colorimétrie

Nanoparticules d'or

Eau -- Teneur en arsenic

Mots clés libres

Arsenic

Phytochélatine 3

Xylane

Nanoparticules d’or

Bandelette

Support physique

Bleu de molybdène

Colorimétrie

Dosage

Arsenic

Phytochelatin 3

Xylan

Gold nanoparticles

Test-strip

Physical support

Molybdenum blue

Colorimetry

Determination of arsenic

Résumé

L’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) a fixé en 1998 la concentration maximale en arsenic dans l’eau de consommation à 10 ppb (μg/L). Dans le monde, plus de 100 millions de personnes sont exposées à des concentrations supérieures à 50 ppb. La toxicité, l’omniprésence et la mobilité de l’arsenic entraînent la nécessité de pouvoir le doser immédiatement sur le terrain. Il existe actuellement deux méthodes de dosage de terrain commercialisées. La première, onéreuse, est basée sur la voltammétrie (> 7000 €). La seconde à environ 2 €/analyse se présente sous le format de bandelette. Elle permet la mesure de teneurs en arsenic avoisinant les 10 ppb, mais nécessite la génération d’arsine (forme la plus toxique), l’utilisation de bromure de mercure et donne jusqu’à 33% de faux positifs. L’entreprise Novassay souhaite développer une nouvelle méthode de dosage de l’arsenic simple, rapide et efficace pouvant être utilisée directement sur le terrain. Ce travail présente dans un premier temps, un nouveau protocole issu d’une optimisation de la méthode dite au bleu de molybdène et de l’utilisation d’une membrane filtrante permettant une lecture colorimétrique sur support solide. Dans un deuxième temps, seront présentés les résultats obtenus sur le développement d’une méthode de dosage inédite de l’arsenic par l’intermédiaire de nanoparticules d’or. Dans cette partie, une molécule imaginée à partir de la structure d'un complexant naturel de l’arsenic sera synthétisée. Les tests de dosage de l’arsenic avec cette molécule seront réalisés sur deux types de nanoparticules d’or, les premières stabilisées au citrate, les secondes stabilisées au xylane.

In 1998, the World Health Organization (WHO) set the maximum concentration of arsenic in drinking water at 10 ppb (μg/L). In the world, more than 100 million people are exposed to concentrations upper than 50 ppb. The toxicity, ubiquity and mobility of arsenic imply the need to be able to dose it immediately on the field. There are currently two commercially available field dosing methods. The first, expensive, is based on voltammetry (> €7000). The second at about €2/analysis is available in the strip format. It allows the measurement of arsenic concentrations close to 10 ppb but requires the generation of arsine (the most toxic form of arsenic), the use of mercury bromide and gives up to 33% false positives. Novassay wants to develop a new simple, fast and efficient arsenic method that can be used directly in the field. Firstly, this work shows a new protocol resulting from an optimization of the molybdenum blue method and the use of a filtering membrane allowing a colorimetric reading on a solid support. In the second part of this work, the results obtained on the development of a novel method of dosing arsenic by the utilisation of gold nanoparticles will be presented. In this part, an imagined molecule from the structure of a natural complexant of arsenic will be synthesized. The arsenic assay with this molecule will be performed on two types of gold nanoparticles, the first stabilized with citrate, the second stabilized with xylan.