Green Synthesized Gold Nanoparticles Using Olive Leaf Extract as an Electrochemical Sensor for Paracetamol and Aspirin in Pharmaceutical and Biological Samples

Dans le monde de la médecine moderne, les médecins et les pharmaciens comptent sur des mesures précises pour s'assurer que les médicaments vitaux sont présents en quantités adéquates et exempts de contaminants nocifs. Pour y parvenir, les scientifiques utilisent des outils analytiques capables de détecter de minuscules traces de produits chimiques dans des mélanges complexes comme le sang, l'urine ou les formulations de comprimés. Pendant des décennies, l'étalon-or pour ces mesures a été la chromatographie liquide à haute performance, une technique qui sépare les substances chimiques à l'aide de pompes puissantes et de solvants organiques. Bien qu'efficace, cette méthode génère souvent des déchets chimiques importants et nécessite des équipements coûteux. Ces dernières années, une révolution plus discrète a eu lieu dans le domaine de la chimie verte, qui cherche à réaliser ces analyses nécessaires en utilisant moins d'énergie, moins de matériaux toxiques et des ressources plus durables. L'objectif est de créer des capteurs qui soient non seulement précis, mais aussi respectueux de l'environnement, transformant l'acte même de la mesure en une pratique qui protège la planète.

Ce virage vers la durabilité constitue la toile de fond d'une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de Najran et de l'Université de Tabuk, en Arabie Saoudite. L'équipe s'est donné pour mission de construire un capteur électronique hautement sensible capable de détecter deux des analgésiques les plus courants au monde : le paracétamol et l'aspirine. Au lieu d'utiliser les produits chimiques agressifs et toxiques habituellement requis pour fabriquer les minuscules particules métalliques qui font fonctionner ces capteurs, les scientifiques se sont tournés vers la nature. Ils ont récolté des feuilles d'olivier fraîches, un résidu de culture abondant dans leur région, et ont utilisé un extrait de ces feuilles pour créer des nanoparticules d'or. Ces nanoparticules sont des sphères d'or microscopiques, si petites que des milliers pourraient tenir sur la tête d'une épingle, et agissent comme de puissants amplificateurs de signaux électriques. En utilisant l'extrait de feuille d'olivier à la fois comme agent réducteur pour transformer les ions d'or en métal solide et comme agent stabilisant pour empêcher les particules de s'agglutiner, les chercheurs ont créé un capteur qui est à la fois efficace et respectueux de l'environnement.

Le processus a débuté par la préparation minutieuse des feuilles d'olivier. Les chercheurs ont collecté des feuilles fraîches provenant d'arbres matures dans la région d'Aljofe, les ont lavées soigneusement et les ont séchées à l'ombre pour préserver leurs propriétés chimiques naturelles. Ils les ont ensuite broyées en une poudre fine et les ont fait bouillir dans de l'eau pour créer un extrait liquide riche et de couleur jaune-brun. Cet extrait est chargé de composés naturels tels que des phénols et des flavonoïdes, connus pour leur capacité à donner des électrons. Lorsqu'ils ont mélangé cet extrait à une solution contenant des sels d'or et l'ont chauffé, une transformation remarquable s'est produite. Les ions d'or dans la solution, qui étaient initialement d'un jaune pâle, sont rapidement devenus d'un rouge vin profond. Ce changement de couleur a signalé que les ions d'or avaient été transformés avec succès en nanoparticules solides, un processus entièrement piloté par les substances chimiques naturelles des feuilles d'olivier. Les nanoparticules résultantes étaient sphériques, avec un diamètre moyen d'environ 19 [unités], et sont restées stables dans la solution sans s'agglutiner, grâce au revêtement naturel fourni par l'extrait de feuille.

Pour tester si ces nanoparticules issues de la nature pouvaient fonctionner comme un capteur, les chercheurs les ont déposées sur une électrode de carbone vitreux lisse, un outil standard en analyse électrochimique. Ils ont ensuite comparé ce nouveau capteur à deux autres versions : une composée de nanoparticules créées par des méthodes chimiques traditionnelles impliquant du citrate synthétique, et une électrode nue sans aucune nanoparticule. Lorsqu'ils ont introduit du paracétamol et de l'aspirine dans le capteur, les résultats ont été frappants. Le capteur à base de feuilles d'olivier a pu détecter les deux médicaments simultanément avec une grande précision. Il a identifié le paracétamol à des concentrations aussi basses que 0,032 micromolaire et l'aspirine à 0,15 micromolaire. Ces limites de détection sont comparables, voire supérieures dans certains cas, à celles de nombreux capteurs construits avec des nanoparticules synthétisées chimiquement. Le capteur fonctionnait en mesurant le courant électrique généré lorsque les médicaments s'oxydaient à la surface des particules d'or. La présence des nanoparticules a rendu cette réaction beaucoup plus rapide et à des tensions plus basses que sur une électrode nue, permettant au capteur de détecter même les signaux les plus faibles des médicaments.

Les chercheurs ne se sont pas arrêtés à la preuve que le capteur fonctionnait en laboratoire ; ils l'ont testé sur des échantillons du monde réel pour voir s'il pouvait gérer la complexité des médicaments et des fluides humains réels. Ils ont analysé des comprimés commerciaux de paracétamol et d'aspirine, en les dissolvant et en mesurant la teneur en médicament. Les lectures du capteur correspondaient aux quantités indiquées sur les flacons avec une précision de plus de 98 %, s'alignant étroitement sur les résultats de la méthode de chromatographie standard en laboratoire. Ils ont également testé le capteur sur des échantillons d'urine et de salive humaine auxquels des quantités connues de médicaments avaient été ajoutées. Dans ces fluides biologiques, qui contiennent de nombreuses autres substances pouvant interférer avec la mesure, le capteur a maintenu sa précision, récupérant entre 96,8 et 103,8 % des médicaments ajoutés. Cela a démontré que les nanoparticules de feuilles d'olivier étaient suffisamment sélectives pour ignorer le bruit de fond des sels, des protéines et d'autres métabolites présents dans le corps, se concentrant uniquement sur les médicaments cibles.

Une partie cruciale de cette étude consistait à évaluer l'impact environnemental de la nouvelle méthode. Les chercheurs ont utilisé un système de notation spécialisé appelé AGREE, qui évalue les techniques analytiques selon douze principes de la chimie verte, tels que la réduction des déchets, l'efficacité énergétique et l'utilisation de solvants sûrs. Le capteur construit avec les nanoparticules de feuilles d'olivier a reçu un excellent score de 0,82 sur 1,0, le plaçant dans le haut niveau des méthodes analytiques vertes. En revanche, le capteur construit avec des nanoparticules synthétisées chimiquement a obtenu un score de 0,61, et la méthode traditionnelle de chromatographie liquide n'a obtenu que 0,32. Le score élevé du nouveau capteur était largement dû à son utilisation de l'eau comme solvant, à l'évitement d'agents réducteurs toxiques et à l'utilisation de déchets agricoles comme matière première. Cette évaluation quantitative a confirmé que les chercheurs avaient réussi à créer une plateforme de détection qui ne sacrifie pas la performance au profit de l'environnement.

L'étude conclut que l'utilisation de l'extrait de feuille d'olivier pour la synthèse de nanoparticules d'or offre une voie viable et durable pour la construction de capteurs électrochimiques. La méthode transforme un sous-produit agricole courant en un outil de haute technologie capable de surveiller les niveaux de médicaments dans les produits pharmaceutiques et les échantillons biologiques. Bien que les chercheurs aient noté que des tests supplémentaires sur des échantillons cliniques authentiques provenant de patients seraient précieux, leurs résultats actuels fournissent une preuve solide que la synthèse verte peut produire des capteurs aussi fiables que ceux fabriqués avec la chimie conventionnelle. En intégrant les principes de la chimie verte à la nanotechnologie avancée, ce travail suggère un avenir où les outils utilisés pour protéger la santé humaine sont eux-mêmes conçus pour protéger la planète.