Résultats complémentaires : Optimisation de la détection de Fe(CN) 6 3 , PYO et de PQS sur l’électrode de

de PQS sur l’électrode de PEDOT:PSS

3.3.3.1. La SWV de Fe(CN)63-/4- sur PEDOT:PSS

Ce paragraphe est un complément direct à la publication ci-dessus. Il présente l’optimi- sation des paramètres de la SWV pour la détection de Fe(CN)63-/4. Ce sont ces paramètres qui ont

été utilisés tout au long de la publication pour les courbes de calibration des différentes es pèces. Nous avons tout d’abord fait varier la fréquence de la SWV. Lorsqu’elle est effectuée à 5Hz (Figure 3-28a) ou plus rapidement, aucun pic n’est détecté. A 1 et 0,5Hz (Figure 3-28b et c), le pic du Fe(CN)63- est présent. Leurs intensités respectives (0,311 and 0,257µA/mm² respective-

ment) sont presque équivalentes pour les 2 fréquences, mais les lignes de bases sont très diffé- rentes. Elle est à courant plus important (2,15µA/mm²) et à une pente plus prononcée (1,9µA/mm²/V) pour la SWV effectuée à 1Hz que pour celle à 0,5Hz (courant de 0,22µA/mm² et pente de 0,22µA/mm²/V. On a donc sélectionné 0,5Hz pour la fréquence de la SWV.

Lorsqu’on on augmente l’amplitude de la SWV (Figure 3-28c, d, e), l’intensité du pic augmente ainsi que le courant de la ligne de base et sa pente. Un bon compromis nous semble trouvé pour une amplitude de 20mV. On a donc choisi ces paramètres amplitude 20mV et fré- quence 0,5Hz dans la publication.

Chapitre 3 : Electrode de PEDOT:PSS, caractérisations et détection de métabolites de P. aeruginosa





Figure 3-28: Optimisation de la SWV sur PEDOT:PSS pour la détection de 220µm de K3Fe(CN)6 dans du PBS.

Toutefois, Fe(CN)63-/4, contrairement à PYO et PQS ne s’adsorbe pas à l’électrode. Les

paramètres optimisés ci-dessus et utilisés dans la publication ne sont donc pas probablement les optimaux pour la détection de PYO et de PQS. Les 2 paragraphes suivants présentent une optimi- sation des paramètres de la SWV pour la détection de ces 2 espèces.

3.3.3.2. La SWV de PYO sur PEDOT:PSS

L’influence de la fréquence des SWV (pas 5mV, amplitude 10mV) réalisées en présence de 100µM de PYO dans du NaCl 171mM est évaluée entre 1 et 50Hz ( Figure 3-29a). Pour les basses fréquences, la ligne de base est peu intense et le pic est bien défini mais peu intense. Pour les hautes fréquences, la ligne de base est haute, le pic très aplati est large. Les fréquences inter- médiaires présentent un pic bien défini, relativement intense ainsi qu’une ligne de base intermé- diaire. En traçant la taille du pic et l’intensité de la ligne de base en fonction de la fréquence de la SWV (Figure 3-29b), 5Hz apparait comme la fréquence qui permet le meilleur compromis pour la détection (pic intense, et ligne de base peu intense).

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Figure 3-29 : a. SWV (pas 5mV, amplitude 10mV) à différentes fréquences de PYO 100µM dans NaCl 171mM sur électrode de PEDOT:PSS ; b. Intensité des pics et de la ligne de base aux différentes fréquences.

3.3.3.3. La SWV de PQS sur PEDOT:PSS

La même expérience d’optimisation des paramètres de SWV est réalisée avec PQS. A la différence de PYO, PQS est une espèce à réaction redox lente (cf Chapitre 2). Une fréquence optimisée plus faible est donc attendue. L’allure des courbes obtenues est similaire à celle obtenue pour PYO (Figure 3-30a). A 10Hz (données non présentés), le pic de PQS disparait complètement. En dessous, il faut chercher un compromis entre intensité de la ligne de base et taill e du pic. Avec la même réflexion que ci-dessus, 1Hz est choisie (Figure 3-30b).

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Figure 3-30 : a. SWV (pas 5mV, amplitude 10mV) à différentes fréquences de PQS 100µM dans NaCl 171mM sur électrode de PEDOT:PSS ; b. Intensité des pics et de la

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3.3.3.4. Explication de l’allure des SWV

Sur une électrode classique (par exemple de GC), la taille du pic augmente avec la racine carrée de la fréquence en SWV (voir la formule du courant de pic en SWV en Annexe 1). Ho rs pour toutes les espèces testées ici, il diminue. Pour mieux comprendre ce phénomène, nous nous sommes intéressés au courant obtenu pour les impulsions positives et négatives des SWV de PYO de manière séparée. Les signaux obtenus pour les impulsions positives de la SWV (Figure 3-31a) ont une allure tout à fait normale : la ligne de base ainsi que la taille du pic augmentent avec l’augmentation de la fréquence d’analyse. Par contre, les signaux retours n’ont pas l’allure atten- due (Figure 3-31b). Jusqu’à 5Hz, les signaux ont une allure classique : un pic négatif en réduction. Leurs lignes de base sont plus basses et leurs pics plus intenses lorsque la fréquence augmente. Au-dessus de 20Hz, la ligne de base est bien négative comme attendue mais le pic lui est positif. De plus, il augmente de taille avec la fréquence. Un résultat simi laire est obtenu pour PQS. Il apparait alors évident que la différence des 2 signaux conduit à un pic intense à basse fréquence, les pics étant de signes opposés, alors qu’elle conduit à une disparition partielle du pic quand les pics sont de même signes (Figure 3-29).

Ce pic positif pour les impulsions négatives indique qu’au voisinage de l’électrode PYO n’est pas réduit comme il le devrait, mais encore oxydé. La durée de l’impulsion positive n’a donc pas été assez longue pour permettre d’oxyder toutes les molécules à proximité de l’électrode. La réaction électrochimique de PYO étant très rapide, ce résultat est à première vue surprenant. Tou- tefois, l’électrode de PEDOT:PSS étant très capacitive, les courants non -faradiques sont très im- portants à chaque pas de potentiel. Le courant faradique nécessaire à la réaction électrochimique ne peut être mis en place sur le même lapse de temps. L’oxydation est donc décalée dans le temps. Ainsi, lorsque la vitesse de balayage est trop rapide, l’oxydation des molécules à proximité d e l’électrode est incomplète et elle continue donc pendant l’impulsion négative (lorsque celle -ci est réalisée au-dessus du potentiel redox de PYO).

Pour tout de même profiter de l’effet amplificateur de la SWV, il faut alors se placer à des vitesses de balayages lentes et ainsi ne pas profiter d’un des avantages de la SWV qui est de permettre des analyses très rapides. Toutefois la SWV conserve tout de même un autre de ces avantages, celui d’être une méthode « presse bouton » et très simple à analyser pour des non- spécialistes, comme des microbiologiques. Pour obtenir une amplification plus grande tout en étant plus rapide, on pourrait utiliser une CV combinée avec un traitement numérique permettant de soustraire le courant capacitif avant de sommer les 2 pics.

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Figure 3-31 : Décomposition des signaux : a. aller, b. retour des SWV de la Figure 3-29.

3.3.4. Conclusions sur l’utilisation de l’électrode de PEDOT:PSS

Les électrodes de PEDOT:PSS étudiées dans ce chapitre présente nt un bon comporte- ment électrochimique : stabilité, voltampérogrammes propres… La détection d’espèces modèles apporte la preuve de la grande capacité d’amplification de l’électrode par rapport à l’utilisation d’électrode classique de GC. Toutefois, cette capacité est dépendante du type de molécules tes- tées. Elle est meilleure pour les petites molécules chargées positivement. Pour les molécules d’in- térêt de la thèse, l’amplification est moins importante à cause de leur taille et de leur charge.