Développement d'un indicateur métallochrome vert pour la détection sélective et visuelle des ions cuivre(II)

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12501 (2023) Citer cet article

258 accès

Détails des métriques

Les ions de métaux lourds, à savoir le cuivre(II) (Cu(II)), sont nocifs pour l'environnement et notre santé. La recherche actuelle a établi un indicateur sensible aux métaux, respectueux de l'environnement et efficace, capable d'identifier les ions Cu (II) sous forme liquide et solide, en utilisant un extrait d'anthocyanine obtenu à partir du fruit du jambolao (Syzgium cumini) incorporé dans des nanofibres de cellulose bactérienne ( BCNF).Les paramètres de couleur du laboratoire CIE ont démontré que la liaison du Cu(II) provoque un changement sensible de couleur. Il a été observé que la couleur visible changeait avec une augmentation de la concentration en Cu(II). Les nanofibres de cellulose bactériennes modifiées avec des anthocyanes ont été analysées par ATR-FTIR et FESEM. La sélectivité du capteur a été testée en utilisant une gamme d'ions métalliques tels que le plomb (Pb2+), le cobalt (Co2+), le cadmium (Cd2+), le nickel (Ni2+), l'aluminium (Al3+), le baryum (Ba2+), le manganèse (Mn2+), le zinc. (Zn2+), mercure (Hg2+) et sodium (Na+). Les résultats ont démontré que le capteur suggéré présentait une excellente sélectivité envers l’ion Cu(II). Le Cu(II) peut être identifié avec précision à l'aide de la technique de détection, avec des limites de détection allant respectivement de 10 à 400 ppm et de 50 à 500 ppm pour les échantillons liquides et solides, et par observation à l'œil nu. Le capteur métallochrome vert fabriqué promet d'être simple, bon marché, mobile et facilement utilisable pour la détection en temps réel et sur site de l'ion Cu(II).

Les ions cuivre(II) sont des minéraux importants qui constituent un régime alimentaire équilibré et se trouvent dans les compléments alimentaires et peuvent entraîner des maladies graves telles que la dyslexie et l'hypoglycémie1. De nombreuses industries libèrent des ions Cu(II) dans leurs processus de production. Il peut entrer dans la chaîne alimentaire et s’accumuler dans le corps humain2,3,4. Les ions cuivre sont des contaminants courants produits par la corrosion des systèmes de tuyauterie domestique et l'érosion des sédiments naturels, et peuvent provoquer des troubles gastro-intestinaux, ainsi que des lésions hépatiques et rénales. Ils constituent donc l’un des ions de métaux lourds les plus importants5. Le développement de capteurs chimiques hautement sensibles et sélectifs pour la détection des ions Cu(II) est nécessaire de toute urgence en raison de ses effets néfastes potentiels sur l'environnement et la santé des personnes. L’examen des ions de métaux lourds peut être effectué à l’aide de différentes méthodes, notamment la spectrométrie d’absorption atomique et la spectrométrie de masse couplée à plasma6, la voltampérométrie à décapage anodique7,8, la spectrométrie de masse à plasma inductif9, les microsondes10 et la spectrométrie de fluorescence X11. Bien que les méthodes discutées ici se soient révélées efficaces, leur utilisation est limitée en raison de leurs exigences technologiques avancées, de leur lenteur, de leurs techniques d’échantillonnage destructives et de leurs procédures de préparation coûteuses. Parmi les différentes méthodes d'identification accessibles aujourd'hui, l'accent a été mis sur les capteurs colorimétriques en raison de leur simplicité et de leur aptitude à l'observation sur site. Il a été découvert que divers détecteurs, principalement basés sur la couleur, incorporaient des arrangements TMB-Ag(I), des monolithes super microporeux ordonnés en deux et trois dimensions12, des nanoparticules d'argent13, des nanomatériaux d'or, etc.14. Malgré leur efficacité, les produits chimiques sont nocifs. Il est donc crucial d’explorer des substances de détection respectueuses de l’environnement, telles que les pigments naturels.

Les anthocyanes sont des pigments hydrosolubles présents dans les plantes, les fruits et les légumes qui leur confèrent une teinte rougeâtre, bleuâtre ou violacée15. Ils font également partie d’un groupe de produits chimiques appelés flavonoïdes, qui possèdent des caractéristiques antioxydantes et ont suscité une attention considérable dans le domaine de la technologie alimentaire en raison des effets avantageux qu’ils offrent16. Dans des conditions acides, l'anthocyanine a tendance à apparaître rouge, tandis que dans des conditions neutres, elle présente une teinte bleue ou violette et dans des conditions alcalines, elle présente des tons verts ou jaunes. Les aliments naturellement présents tels que le chou rouge, le radis, les carottes noires, les raisins, les aubergines et d'autres aliments colorés contiennent des anthocyanes, mais le jambolao de fruits tropicaux (Syzygium cumini) a une variété de couleurs. L'ingrédient principal de l'extrait de Jambolao, l'anthocyanine, possède de fortes propriétés antioxydantes. Le petit fruit ovoïde du jambolao, qui appartient à la famille des Myrtacées et est indigène en Inde, mûrit pour prendre une couleur rouge pourpre à noire en raison de sa teneur élevée en anthocyanes17,18.