Une nouvelle nanopsonde à luminescence persistante permet une détection rapide sur site du peroxyde d'hydrogène

Une nouvelle sonde optique à base de nanoparticules à luminescence persistante, développée par des chercheurs de l'Université de Chengdu et de l'Université de Technologie de Hefei, offre une solution révolutionnaire pour détecter le peroxyde d'hydrogène (H₂O₂) avec une grande sensibilité et sans interférence d'autofluorescence. Cette technologie, détaillée dans une étude publiée dans Food Quality and Safety (DOI : 10.1093/fqsafe/fyaf040), propose à la fois une détection quantitative instrumentale et des capacités de visualisation directe à l'œil nu, ce qui la rend particulièrement précieuse pour une surveillance rapide sur site dans des environnements aux ressources limitées.

Le peroxyde d'hydrogène sert d'agent désinfectant et oxydant essentiel dans de multiples industries, notamment la transformation alimentaire, la pharmacie et les produits de consommation. Cependant, des résidus excessifs présentent des risques importants pour la santé et la sécurité, pouvant dégrader les nutriments, endommager les tissus, provoquer des irritations gastro-intestinales et augmenter le risque de cancer. Les méthodes de détection conventionnelles telles que la détection électrochimique, les sondes fluorescentes et les tests enzymatiques nécessitent souvent un équipement spécialisé, une excitation continue ou une préparation d'échantillon complexe, tandis que l'autofluorescence de fond dans les échantillons alimentaires et biologiques compromet fréquemment la clarté et la précision du signal.

La sonde PLNPs@MnO₂ nouvellement développée est constituée de nanoparticules de luminescence persistante ZnGa₂O₄:Cr dans le proche infrarouge, uniformément recouvertes d'une coquille de dioxyde de manganèse. Dans son état initial, la couche de MnO₂ éteint efficacement la luminescence par transfert d'électrons interfacial, créant un signal désactivé. Lorsqu'elle est exposée au H₂O₂ dans des conditions légèrement acides, le MnO₂ se réduit rapidement en Mn²⁺, interrompant le chemin d'extinction et restaurant immédiatement une luminescence persistante rouge brillante. Ce mécanisme atteint une limite de détection de 0,079 μmol/L, nettement plus sensible que de nombreux capteurs fluorescents ou électrochimiques conventionnels.

La technologie démontre des caractéristiques de performance exceptionnelles, notamment une grande sélectivité contre les ions communs, les sucres, les acides aminés et les protéines, ainsi qu'une excellente reproductibilité et stabilité de lot. Des tests dans des applications réelles, notamment l'eau en bouteille, le lait et les solutions pour lentilles de contact, ont donné des taux de récupération allant de 90,56 % à 109,73 %, confirmant la fiabilité dans diverses matrices d'échantillons. La luminescence rouge restaurée peut être reconnue visuellement sous éclairage UV, permettant une détection sur des plaques plates ou des substrats en papier sans nécessiter d'instruments sophistiqués.

Cette innovation répond aux limitations de longue date de la détection optique en éliminant l'interférence d'autofluorescence, qui a traditionnellement entravé la précision de détection dans les matrices alimentaires et biologiques complexes. En utilisant la luminescence persistante au lieu de la fluorescence conventionnelle, la méthode produit des signaux nets et à fort contraste sans nécessiter d'excitation continue. Cette stratégie de détection exempte d'autofluorescence offre des avantages pratiques pour la surveillance de la sécurité alimentaire, l'inspection environnementale et les tests biomédicaux, avec des applications futures potentielles incluant l'intégration dans des emballages intelligents, des capteurs chimiques portables et des systèmes d'alerte en temps réel contre la contamination. La recherche originale est accessible à l'adresse https://doi.org/10.1093/fqsafe/fyaf040.

Cette avancée technologique représente un pas en avant significatif pour soutenir des environnements de transformation plus sûrs et une assurance qualité améliorée des produits de consommation. En simplifiant et en accélérant la détection du H₂O₂, cette plateforme répond à des besoins critiques dans de multiples secteurs où une surveillance rapide et fiable est essentielle pour la protection de la santé publique et le contrôle qualité. La capacité à effectuer une détection sensible sans équipement de laboratoire rend cette technologie particulièrement transformatrice pour les applications sur le terrain et dans les régions en développement où l'accès aux instruments d'analyse est limité.