Abstract :
[en] The goal of this work is to develop a quantitative analytical method for the
glyphosate and its major metabolite the aminomethylphosphonic acid
(AMPA) by coupling microfluidics with surface enhanced Raman
spectroscopy (SERS). This work is divided into 4 axes : (a) bimetallic
nanoparticles synthesis in a microreactor, (b) nanoparticles
functionnalisation, (c) SERS quantification of glyphosate/AMPA and (d)
miniature prototype development composed of axes a to c.
The first section aims at the synthesis of bimetallic nanoparticles (Au-Ag,
Au-Cu and Ag-Cu) in a microfluidic device. This microfluidic device
integrates a first section for the synthesis of monometallic nanoparticles
(core) and a second section for the reductive deposition of a second metal
(shell). The second axe of this work deals with the functionnalisation of
nanoparticles to improve the selectivity of this method for the selected
analytes. Two types of functionnalisation are studied : PEGylation (a) with
multi-arm PEG ending with -SH and/or (b) with linear heterobifunctionnal
PEG. The third axe consists in measuring quantitatively glyphosate and
AMPA in different matrices, such as water, urine and fruit juice. Finally, the
forth axe deals with the development of a portable detection system to
perform on-site analysis. This prototype integrates the microfluidic device
for nanoparticles synthesis, their functionnalisation, an injection port
followed by a mixing section for the sample and an integrated Raman
spectrometer for in-line analysis.
[fr] Ce projet a pour objectif de développer une méthode de mesure analytique
pour le dosage du glyphosate et de son métabolite principal, l'acide
aminométhylphosphonique (AMPA), par le couplage de la microfluidique et
de la spectroscopie Raman exaltée de surface (SERS). Ce projet est
découpé en quatre axes: (a) la synthèse de nanoparticules (NPs)
bimétalliques en microréacteur, (b) la fonctionnalisation des NPs, (c) la
quantification du glyphosate et de l'AMPA par effet SERS et (d) le
développement d'un prototype miniaturisé intégrant les axes a-c.
Le premier axe concerne la synthèse de nanoparticules bimétalliques (Au-
Ag, Au-Cu et Ag-Cu) par microfluidique. Le développement du sytème
microfluidique développé intègrera une première section dédiée à la
synthèse des nanoparticules monométalliques (core) et une deuxième
section dédiée à l'enrobage de ces nanoparticules monométalliques d'un
second métal (shell) par réduction. Le deuxième axe de ce projet concerne
la fonctionnalisation des nanoparticules synthétisées pour augmenter la
sélectivité de la méthode vis-à-vis des deux analytes précités. Deux types
de fonctionnalisations sont envisagées: la PEGylation (a) via des molécules
de PEG multi-bras terminée par des groupes -SH et (b) l'utilisation de PEG
linéaire hétérobifonctionnel. Le troisième axe consiste à mesurer de façon
quantitative le glyphosate et l'AMPA dans différentes matrices, à savoir
l'eau, l'urine et des jus de fruits. Enfin, le quatrième axe de ce travail
consiste à développer un système de détection portable afin de pouvoir
effectuer des analyses sur site. Ce prototype intégrera le système
microfluidique de synthèse des nanoparticules, leur fonctionnalisation, une
zone d'injection et de mélange pour les analytes et un spectromètre Raman
intégré pour l'analyse en ligne.
Name of the research project :
Integrated microfluidic device for in line SERS detection for glyphosate and related metabolites
