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Synthèse et caractérisation de polymères à empreintes moléculaires pour l’extraction sélective de résidus d’explosifs pour le développement de dispositifs de terrain
Depuis une vingtaine d’années, la société a subi de nombreux actes terroristes mortels. Encore aujourd’hui, il est parfois difficile d’identifier avec précision la composition de l’engin explosif utilisé compte tenu de la complexité des échantillons générés (huile de moteur, sang, débris calcinés,…) et de la présence des résidus d’explosifs à de faibles concentrations. Une étape de purification de l’échantillon et de préconcentration de ces explosifs est donc nécessaire avant leur analyse chromatographique pour permettre une identification et une quantification aisée. L’extraction sur phase solide (SPE) est devenue la méthode de choix pour ce type de traitement de l’échantillon. Divers supports d’extraction sont disponibles mais ils peuvent entraîner des coextractions d’interférents gênant alors l’analyse. A cet effet, des supports polymériques, appelés MIP (molecularly imprinted polymers) et générant une rétention basée sur un mécanisme de reconnaissance moléculaire, ont été envisagés comme support d’extraction sélective des nitroaromatiques, explosifs les plus couramment utilisés.
Dans un premier temps, des supports synthétisés en bloc par voie radicalaire ont été préparés. La présence unique des groupements nitro des composés ciblés n’ont pas permis le développement d’interactions polaires suffisamment fortes pour obtenir la création de cavités spécifiques lors de la synthèse. Seule l’exploitation d’interactions hydrophobes et/ou de type π-π avec le styrène comme monomère a permis de former des cavités sélectives vis-à-vis du 2,4-dinitrotoluène (2,4-DNT) et du 2,4,6-trinitrotoluène (2,4,6-TNT) pour entrevoir un faible degré de sélectivité lors de l’extraction.
En conséquence, une toute autre approche de synthèse par voie sol-gel a été envisagée afin d’extraire sélectivement les nitroaromatiques des matrices complexes. La synthèse de ces supports de silice étant réalisée en milieu aqueux, la formation des cavités spécifiques a reposé sur la forte interaction entre la molécule empreinte (2,4-DNT) et le monomère (phényltriméthoxysilane) utilisé pour le développement d’interactions hydrophobes et de type π-π. Différents supports ont été synthétisés, notamment avec trois ratios molaires molécule empreinte/monomère/agent réticulant différents et caractérisés par l’établissement de profils d’élution et l’estimation de leur capacité.
Au final, un support de silice imprimé a permis l’extraction simultanée et sélective, pour la première fois à notre connaissance, de quatre nitroaromatiques (2,4-DNT, 2,4,6-TNT, le 2,6-DNT et le tétryl) avec des rendements supérieurs à 88 ± 4 % (n = 3). Ces résultats ont été confirmés par l’extraction en milieu réel dans des matrices telles que l’huile de moteur et le sang et par comparaison avec un support conventionnel.
Compte tenu du grand potentiel de ce type de support pour l’extraction sélective, il a ensuite été envisagé de miniaturiser l’ensemble des outils analytiques afin d’évoluer vers un dispositif de diagnostic de terrain. Pour cela, une extraction en ligne nécessitant une faible quantité de support a été mise en place démontrant ainsi la possibilité de miniaturiser l’étape d’extraction. Dans un second temps, une méthode de détection électrochimique du 2,4,6-TNT sur électrode imprimée a été développée avec succès. En associant en amont une purification de l’échantillon sur MIS, ce dispositif constitue un premier pas vers le diagnostic de terrain.