Les microplastiques sont de minuscules fragments en plastique – de nombreux trop petits pour voir – dans l'air, le sol et l'eau. Mesurer leur abondance dans la nature peut diriger les ressources de nettoyage, mais les méthodes de détection actuelles sont lentes, coûteuses ou hautement techniques. Maintenant, les chercheurs publient dans Capteurs ACS ont développé un capteur vivant qui se fixe au plastique et produit une fluorescence verte. Dans un test initial sur les échantillons d'eau réel, le biocapteur pourrait facilement détecter les niveaux de microplastiques pertinents pour l'environnement.
Actuellement, les scientifiques détectent des microplastiques dans des échantillons d'eau à l'aide de microscopes ou d'outils analytiques, tels que la spectroscopie infrarouge ou Raman. Bien que ces techniques soient précises, elles nécessitent plusieurs étapes pour préparer des échantillons avant l'analyse et peuvent être coûteuses et longues.
Dans une étape vers une méthode plus simple, Song Lin Chua et ses collègues ont créé un capteur microplastique vivant de la bactérie Pseudomonas aeruginosa. Cette bactérie se trouve couramment dans l'environnement et peut naturellement établir des biofilms sur les matériaux plastiques, bien que certaines souches soient des agents pathogènes humains opportunistes. L'équipe voulait modifier légèrement la bactérie pour créer un capteur vivant qui détecte facilement les microplastiques dans des échantillons d'eau.
Les chercheurs ont ajouté deux gènes à une souche de laboratoire non infectieuse de P. aeruginosa pour faire le capteur. Un gène produit une protéine qui s'active lorsque les cellules bactériennes contactent le plastique, et l'autre gène produit une protéine vert-fluorescent en réponse. Dans les tests de laboratoire, les bactéries techniques fluoresciées dans des flacons contenant des pièces en plastique et un milieu de croissance, mais pas dans des flacons séparés d'autres matériaux tels que le verre et le sable.
Une fluorescence mesurable a été produite dans les 3 heures pour divers plastiques, notamment le polyéthylène téréphtalate (symbole de recyclage 1) et le polystyrène (symbole de recyclage 6). De plus, les cellules bactériennes modifiées sont restées actives jusqu'à 3 jours au réfrigérateur (39 degrés Fahrenheit, 4 degrés Celsius), ce qui, selon les chercheurs, indique qu'il pourrait être transporté aux emplacements sur le terrain.
Pour tester le capteur de microplastiques vivant en tant qu'outil de surveillance environnementale, les chercheurs ont ajouté le P. aeruginosa conçu à l'eau de mer depuis une voie navigable de la ville. L'eau de mer a d'abord été filtrée, puis traitée pour éliminer la matière organique avant l'ajout des bactéries.
Sur la base des valeurs d'intensité de fluorescence, les échantillons d'eau contenaient jusqu'à 100 parties par million de microplastiques. Une autre analyse de l'eau avec la microspectroscopie Raman a révélé que les microplastiques étaient principalement des types biodégradables, tels que le polyacrylamide, la polycaprolactone et la méthyl-cellulose, que le biocapteur a détecté malgré les tests initiaux effectués sur les polymères traditionnels.
« Notre biocapteur offre un moyen rapide, abordable et sensible de détecter les microplastiques dans des échantillons environnementaux en quelques heures », explique Chua. « En agissant comme un outil de dépistage rapide, il pourrait transformer les efforts de surveillance à grande échelle et aider à identifier les points chauds de pollution pour une analyse plus détaillée. »
