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Une nouvelle méthode de détection ultrasensible des fluorures en solution dans l'eau

L'organisation mondiale de la santé (OMS) recommande d'éviter la consommation d'eau contenant plus de 1,5 mg d'ions fluorure par litre. Des chercheurs de l’Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (CNRS / Université de Strasbourg), associés à plusieurs autres équipes(1), ont mis au point une méthode de détection ultrasensible des fluorures en solution dans l'eau, méthode qui utilise des complexes luminescents d'ions lanthanides. Cette stratégie pourrait également être utilisée pour la dépollution d'eaux contaminées. Ces résultats sont à retrouver dans la revue Angew. Chem.

Si le fluor est un élément essentiel à la minéralisation des dents et des os, sa consommation en excès peut induire de graves troubles sanitaires comme les fluoroses dentaires ou les urolithiases (plus connus sous le nom de calculs rénaux). L'organisation mondiale de la santé (OMS) recommande notamment d'éviter la consommation d'eau contenant plus de 1,5 mg d'ions fluorure par litre, concentration souvent dépassée, y compris dans les pays développés. A l'heure actuelle, la méthode de choix pour la détermination de la concentration en fluorure dans l'eau est l'électrode ionique sélective, à la fois peu pratique pour les mesures in situ(2) et qui présente des performances analytiques moyennes (limite de détection de 1 µM ou 19 ppb).

En concevant des complexes moléculaires luminescents d'ions lanthanides, les équipes ont mis au point une méthode de détection ultrasensible des fluorures en solution dans l'eau. La méthode est basée sur la formation d'un assemblage supramoléculaire dans lequel deux complexes d'europium viennent s'ajuster autour d’un anion fluorure en formant un édifice stabilisé par les interactions combinées de deux liaisons électrostatiques, de quatre liaisons hydrogène et de deux interactions d'empilements aromatiques (voir Figure). Lors de l'assemblage, une molécule d'eau est chassée de la sphère de coordination des ions europium, ce qui rend le dimère d’europium très fortement luminescent. L'augmentation de luminescence due à la présence des anions fluorures peut alors être mesurée et reliée à la concentration en fluorure dans la solution. Outre une excellente limite de détection (de 0,46 ppb ou 0,024 µM), l'assemblage est très sélectif et ne se forme pas avec d'autres anions généralement contenus dans l'eau, tels que les chlorures, bromures, acétates, hydrogénophosphates ou hydrogénocarbonates.

Ces travaux ouvrent des perspectives pour le développement de systèmes portatifs pour la détermination de la concentration en fluorures sur sites, mais également pour la dépollution d'eaux contaminées ou encore pour la conception de sondes moléculaires utilisés en imagerie par tomographie à émission de positrons (TEP) avec l'isotope 18F du fluor.

(1) Laboratoire de chimie, électrochimie moléculaires et chimie analytique (CNRS / Université de Bretagne occidentale)
Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS / Université de Rennes 1 / ENSC Rennes / INSA Rennes)
Departamento de quimica fundamental, Université de La Corogne (Espagne)

(2) Cette méthode nécessite en effet un certain appareillage (potentiostat, cellule de mesure dégazée, électrode spécifique,...) qui permet difficilement de faire des mesures directement sur site. Une mesure par fluorescence, comme celle proposée par l’équipe, peut être envisagée avec de petits appareils facilement transportables sur site.

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© Loïc Charbonnière

Référence

Tao Liu, Aline Nonat, Maryline Beyler, Martín Regueiro-Figueroa, Katia Nchimi Nono, Olivier Jeannin, Franck Camerel, François Debaene, Sarah Cianférani-Sanglier, Raphaël Tripier, Carlos Platas-Iglesias and Loïc J. Charbonnière

Supramolecular Luminescent Lanthanide Dimers for Fluoride Sequestering and Sensing

Angew. Chem. Int. Ed. 6 juin 2014
DOI : 10.1002/anie201404847

Contact chercheur

Loïc Charbonnière, Institut pluridisciplinaire Hubert Curien - Strasbourg

Courriel : L.Charbonn@unistra.fr

Tél. : 03 68 85 26 99

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken