La détection non-invasive des bactéries pathogènes via la reconnaissance de la fraction volatile de leur métabolome revêt une grande importance dans le domaine de la santé et pour l’industrie agroalimentaire. Escherichia coli (E. coli) est une bactérie pathogène que l’on retrouve principalement dans la viande hachée crue ou mal cuite, le lait cru et la contamination fécale de légumes. E.coli, sous certaines conditions de culture, produit de grande quantité d’indole, ce qui permet de le discriminer vis-à-vis d’autres bactéries pathogènes comme l’Hafnia alvei (H.alvei) présent dans le lait et les fromages. Un capteur colorimétrique d’indole à base de matrice hybride organique-inorganique acide dopé de p-diméthylaminocinnamaldéhyde (DMACA) a été mis au point pour la détection de l’indole gazeux. La réaction entre le DMACA et l’indole conduit à la formation d’un chlorure d’azafulfénium fortement coloré (vert) et présentant un maximum d’absorption à 623 nm.
Pour H.alvei qui ne produit pas d’indole, le capteur devient orange avec l’humidité de la culture.
Référence :
S. Crunaire, P. R. Marcoux, K-Q. Ngo, J-P Moy, F. Mallard, T-H. Tran-Thi, Discriminating Bacteria with Optical Sensors Based on Functionalized Nanoporous Xerogels, Chemosensors 2014, 2, 171-181.
La détection de métabolites volatils est aussi une voie prometteuse pour le diagnostic non-invasif de la tuberculose. La possibilité de détecter un marqueur spécifique de la tuberculose active, l’acide nicotinique (AN), présent à la fois dans les cultures de crachats et dans l’haleine des patients infectés par Mycobacterium tuberculosis a été explorée.
Le nitrate de terbium, Tb(NO3)3, dont la luminescence dans le domaine visible est exaltée en présence d’AN a été choisi comme molécule-sonde. AN forme avec Tb3+ un complexe stable et joue le rôle d’antenne pour absorber efficacement les photons d’excitation et transférer l’énergie d’excitation vers l’ion lanthanide qui luminesce intensément. Pour s’affranchir de l’interférence des autres métabolites présents dans le condensat d’haleine, qui diminue l’intensité de luminescence, les chercheurs exploitent la grande volatilité des interférents qui sont 900 à 480000 fois plus volatils que l’acide nicotinique. Ces composés volatils peuvent ainsi être piégés par des éponges nanoporeuses placées au-dessus d’un milieu liquide contenant les réactifs, permettant ainsi de recouvrer la luminescence intense des complexes de terbium avec l’acide nicotinique.
Cette méthode simple d’analyse peu coûteuse pourrait rivaliser avec la méthode moléculaire d’amplification de l’ADN recommandée par l’Organisation Mondiale de la Santé, qui reste chère pour les pays pauvres malgré un coût négocié.
Référence :
W. Bamogo, L. Mugherli, A. Banyasz, A. Novelli-Rousseau, F. Mallard, T.-H. Tran-Thi, Assessment of terbium (III) as a luminescent probe for the detection of tuberculosis biomarkers, Anal. Chim. Acta (2015), 896, 143-151.
Bacteria detection
The non-invasive detection of pathogenic bacteria via the recognition of the volatile fraction of their metabolome is of great importance in the field of health and for the food industry. Escherichia coli (E. coli) is a pathogenic bacterium found mainly in raw or undercooked ground meat, raw milk and fecal contamination of vegetables. E. coli, under certain growing conditions, produces a large amount of indole, which allows to discriminate it against other pathogenic bacteria such as Hafnia alvei (H. alvei) present in milk and poultry. cheeses. An indole-based colorimetric sensor based on p-dimethylaminocinnamaldehyde-doped organic-inorganic hybrid matrix (DMACA) was developed for the detection of gaseous indole. The reaction between DMACA and indole leads to the formation of a strongly green-colored azafulfénium chloride with an absorption maximum at 623 nm.
For H.alvei that does not produce indole, the sensor becomes orange with the moisture of the crop.
See the reference above (french version).
The detection of volatile metabolites is also a promising way for the non-invasive diagnosis of tuberculosis. The possibility of detecting a specific marker of active tuberculosis, nicotinic acid (NA), present in both sputum cultures and in the breath of patients infected with Mycobacterium tuberculosis has been explored.
Terbium nitrate, Tb (NO3) 3, which luminescence in the visible range is exalted in the presence of AN has been chosen as the probe molecule. AN forms with Tb3 + a stable complex and acts as an antenna to efficiently absorb the excitation photons and to transfer the excitation energy to the lanthanide ion that luminesce intensely. To overcome the interference of other metabolites present in the breath condensate, which decreases the intensity of luminescence, researchers exploit the high volatility of interferents that are 900 to 480 000 times more volatile than nicotinic acid. These volatile compounds can thus be trapped by nanoporous sponges placed on top of a liquid medium containing the reagents, thus allowing to recover the intense luminescence of terbium complexes with nicotinic acid.
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Physique et chimie pour le vivant et l’environnement › Capteurs chimiques et biochimiques, diagnostic médical / Chemical and biochemical sensors, medical diagnosis
• Laboratoire Edifices Nanométriques (LEDNA) • Laboratory of nanometric structures (NIMBE/LEDNA)
