De nombreux domaines sont concernés par la détection quantitative des espèces chimiques et biologiques. Si de multiples solutions existent en principe, les dispositifs qui seront finalement retenus devront avoir été optimisés suivant des critères de nature très variée. L’évaluation des choix techniques, guidés par l’intuition physico-chimique, demande ainsi une étude expérimentale détaillée des microsystèmes capteurs précédée par une étude approfondie des propriétés électriques et structurales des couches de nanomatériaux sensibles (projet 1). Le développement des nano/micro capteurs fiables est lié à la capacité des microsystèmes actifs d’être sensibles et sélectives. La réalisation d’un microsystème physique, chimique ou biologique nécessite l’association de l’élément de reconnaissance adéquat sur le transducteur approprié d’où la spécificité du microsystème capteur. Dans cette optique, de nombreuses combinaisons doivent être étudiées, compte tenu de la diversité des transducteurs et des circuits de l’électronique associée et des éléments de reconnaissance disponibles et la manière d’association entre les deux (fonctionnalisation) ainsi que les outils d’IA pour les rendre intelligents De nombreuses recherches actuelles sur les microcapteurs pour le contrôle environnemental et agricole ainsi que le diagnostic biomédical sont consacrées à l’amélioration de leurs performances. Dans ce cadre, deux principaux procédés ont été suivis : l’étude et l’amélioration de la technologie de fabrication et le développement des outils de modélisation des réponses de ces microcapteurs. C’est dans ce contexte que s’inscrit notre travail. En effet, ces dernières années, de nombreux efforts ont été déployés pour miniaturiser toute sorte de nano/micro systèmes capteurs. Ceci est motivé par les objectifs de performance et de réduction des coûts et par des perspectives de production en série. De plus, ils sont le siège d’interactions relatives à l’association des nanomatériaux et divers transducteurs par le biais de la cohabitation de divers phénomènes physiques, chimiques et éventuellement biologiques dédiée à l’application visée.

Cette équipe a pour objectif d’une part, d’optimiser les propriétés particulières permettant la détection d’espèces chimiques toxiques (en solution ou dans l’air) pour l’environnement, l’agroalimentaire et pour le métabolisme humain, et d’autre part de mettre au point de nouveaux biocapteurs pour le diagnostic de certaines maladies émergentes ainsi que le conditionnement/traitement du signal/des données issus de ces Nano/Micro Systèmes et les approches d’IA adéquates.

Les nouvelles nanoplateformes et les microsystèmes à base des nanostructures métalliques, d’oxydes métalliques et/ou de dérivés carbonés durables et faibles coûts (graphite, noir de carbone, dérivés du graphène (projet.1)) seront mis au point d’une part, pour les contaminants émergents tels que (i) les métaux lourds (fer, cuivre, cobalt, cadmium, zinc et nickel), (ii) les dérivés phénoliques produits de la dégradation du plastiques (bisphénol A, cathécol, phénol, hydroquinone, résorcinol, …), (iii) les pesticides (nitrites, NPK etc…), (iv) les antibiotiques et d’autre part, pour les biomarqueurs de maladies émergentes (cancers, maladies infectieuses comme le CoVid-19..) et chroniques. De tels marqueurs de la maladie sont impliqués en particulier dans le cancer des seins, la glande thyroïde, du foie, du poumon, de la prostate, et des atteintes par les SARS etc.... Actuellement les techniques pour les diagnostics de ces maladies en temps réel bien que sensibles et spécifiques mais elles sont cependant lourdes et onéreuses, ne pouvant malheureusement être généralisée sur l’ensemble de la population tunisienne surtout en périodes pandémiques. Dans ce contexte, il est urgent de développer de nouveaux outils locaux de diagnostic rapide, modulable, à faible coût et faciles à mettre en œuvre sur le tout le territoire tunisien. Les biocapteurs constituent un des meilleurs moyens pour répondre à ce besoin vu qu’ils sont peu coûteux, sélectifs, sensibles, rapides et facilement miniaturisables. Ces dispositifs peuvent être couplés à un système smart alliant l’intelligence artificielle (IA) et l’internet des objets pour la géolocalisation et le transfert en temps réel des données.