LACHINGE 8ème EDITION DES JOURNEES DE CHIMIE ANALYTIQUE Université de Douala, 30 septembre, 1 et 2 octobre 2015 Thématique 4: Capteurs électrochimiques et capteurs à membranes liquides Mise au point d’un capteur électrochimique à base de parches de café et application à l’électroanalyse du paracétamol   Mbokou F. Serge.1,2,3*, Pontié M.1,2, Njanja E.1, Bouchara J.P.3, Tonle I.1, Mogni A.4,5, Pontalier P.Y.4

P L A N Introduction Méthodologie Applications Conclusion

IN TRODUCTION Développement des capteurs électrochimiques: une thématique innovante Nanotube de carbone, Graphène, Chitosane, Minéraux argileux … Matériaux utilisés pour la modification d’électrodes Pourquoi pas les matériaux lignocellulosiques (MLC)? Capteurs sensibles et spécifiques Electrodes écologiques, moins coûteuses

Mélange manuel et homogénéisation ME THODOLOGIE Préparation des parches de café Lavage puis séchage à la lumière vive du soleil (3 jours), Broyage, Tamisage, Collecte de la fraction fine (≤ 100 μm) Parches de café Elaboration d’une électrode à pate de carbone modifiée par les parches de café (EPC-Pa) Mélange manuel et homogénéisation Introduction de la pâte dans la cavité en téflon de l’électrode Poudre de graphite (65 mg) + Modifiant (5 mg) Ajout de l’huile de silicone 3 gouttes, soit 30 mg Homogénéisation EPC-Pa Polissage manuel Composants pour l’élaboration d’une électrode à pâte de carbone Etapes pour l’élaboration d’une électrode à pâte de carbone modifiée

ME THODOLOGIE Relation de Randles Sévick : Ip = K n3/2 A D1/2 C V1/2 Détermination des surfaces géométriques et réelles des électrodes testées Les voltamogrammes cycliques sur 5mM de [Fe(CN)6]3- dans 0.1 M KNO3 avec EPC et EPC-Pa ont permi de determiner les surfaces réelles de l’ordre de 0.082 cm2 (EPC) et 0.097 cm2 (EPC-Pa) (a) (b) 100 mm Fig. 1. images de MEB de (a) EPC et (b) EPC-Pa Fig. 2. images MEB montrant les surfaces géométriques de (a) EPC et (b) EPC-Pa La présence des parches de café induit un changement morphologique de la surface des EPC EPC et EPC-Pa ont la même surface géométrique 0.071 cm2 calculée à partir de: SG = ᴨ R2 = 0,071 cm2 avec R = 0,15 cm Relation de Randles Sévick : Ip = K n3/2 A D1/2 C V1/2 Détermination des angles de contact de EPC, EPC-Pa et EPC-Cellulose (EPC-Ce) 106° (EPC)> 89° (EPC-pa) > 75° (EPC-Ce) La valeur de l’angle de contact décroit pendant que le caractère hydrophile de l’électrode augmente. Fig. 3. Angles de contact de EPC, EPC-Pa et EPC-Ce

Transformation directe du PCT en N-Acetyl para benzoquinone imine ME THODOLOGIE Électroanalyse du paracétamol (PCT) Scanning sens Aucun effet catalytique n’est observé Transformation directe du PCT en N-Acetyl para benzoquinone imine + 2H+ + 2e- APAP NAPQI Fig. 4. voltammogrammes cycliques de 75 mg L-1 de PCT dans 0.1 M PBS (pH 7.4) sur EPC (a) et EPC-Pa (b). Vitesse de balayage: 100 mVs-1. Effet de la vitesse de balayage Ipa (μA) = 3.747v1/2 (mVs-1) – 10.238 (R2 = 0.998) Ipc (μA) = -1.051v1/2 (mVs-1) + 4.572 (R2 = 0.994). Diffusion du paracétamol limitée Fig. 5. Influence de la vitesse de balayage : voltammogrammes cycliques du paracétamol 25 mg/L dans le PBS (0,1 M, pH 7,4) sur (A) EPC-Pa et variation des intensités de pic de réduction en fonction de la racine carrée de la vitesse de balayage sur (B) EPC-Pa.

Électroanalyse du paracétamol (PCT) METHODOLOGIE Électroanalyse du paracétamol (PCT) Des courants de pics obtenus sont proportionels aux concentrations du PCT dans le domaine 6.6 μM - 0.5 mM, La relation linéaire obtenue est : Ip (μA) = 4.1 C (mgL-1) –1.4 (R2 = 0.998), La limite de détection déterminée vaut 0,6 mg/L suivant le rapport Signal/Bruit = 3. Fig. 7. Réponses voltamétriques des pics de détections pour chaque concentration du PCT de (a) à (l) : (a) 1 (b) 3 (c) 5 (d) 9 (e) 15 (f) 25 (g) 35 (h) 40 (i) 50 (j) 60 (k) 70 (l) 75 mg/L dans le PBS (0,1 M, pH 7,4) et droite de calibration qui traduit l’influence de la concentration du PCT sur la réponse de l’EPC-Pa.

APPLICATION Technique: Méthode des ajouts dosés Contrôle de qualité dans des tablette commerciales contenant du paracétamol Technique: Méthode des ajouts dosés Tablettes de Doliprane® contenant du paracétamol avec 3% d’erreur admis par la régulation Européenne de Médicament Les relations linéaires obténues sont exprimées par: Ip(μA) = 2 C (mg L-1) + 52 (R2 = 0.99) avec le Doliprane® 1000, Ip (μA) = 1.9 C (mg L-1) + 47 (R2 = 0.99) avec le Doliprane® 500. Fig. 8. VOC sur un cachet de Doliprane® 1000, Et ajout du PCT pur. Table 1 Données issues de l’application de l’EPC-Pa pour la determination du PCT dans des cachets commerciaux du Doliprane®. *Doliprane® 1000 Masse initiale d’un cachet(mg) 1080 ± 1 Masse d’un cachet après avoir broyé 1076 ± 1 Masse théorique du PCT dans un cachet 996 ± 30 Masse du PCT déterminée avec l’électrode (EPC-Pa) 1020 ± 20 Recovery (%) 100 ± 3 *Doliprane® 500 602 ± 1 597 ± 1 496 ± 15 495 ± 20 100 ± 2

APPLICATION BANC DE BIOPILE Cinétique de dégradation du PCT dans une biopile Compartiment anodique Compartiment cathodique Voltmètre Ampèremètre Résistance de 1000 ohms Anode colonisée par Un champignon fongique (Scedosporium dehoogii) Cf. exposé M. Pontié thème 1 BANC DE BIOPILE Production du courant électrique (avec une puissance d’environ 6,5 mW/m2 ) Dégradation du PCT C (mg/L) Inj. 1 Inj. 2 temps (j) Inj. 2 Inj. 1 P (mW/m2) temps (j) Perspectives: Evaluation du procédé d’absorption Dépollution par adsorption sur les parches de café et le suivi analytique du procédé

CONCLUSION Possibilité d’élaboration d’un capteur à base des MLC, La présence des parches de café augmentait la surface réelle et la caractère hydrophile de l’électrode, EPC-Pa était plus sensible que EPC vis-à-vis du PCT, Validation de l’EPC-Pa pour le contrôle de qualité dans des tablettes commerciales, Application de l’EPC-Pa pour l’étude de la cinétique de biodégradation du PCT dans une biopile.

REMERCIEMENTS LACHINGE