Sensibilité : limite maximum d'un test colorimétrique dans un solvant ?

[illusionoflogic]

Bonjour, pour un prérequis, j'aimerais connaître ceci : Quelle peut être la sensibilité maximum d'un test de trace moléculaire avec un réactif colorimétrique, c'est à dire, si je cherche une trace moléculaire (je pense à 1 ou 2 molécules) dans de l'eau (et si c'est le meilleur solvant pour ça), est-ce qu'un réactif identitaire qui se colore "instantanément" avec un contraste très fort (tel que il n'y a pas de doute sur la présence de cette molécule dans de l'eau au maximum de pureté, distillée, sans gaz dissout, à t° convenable, etc ...) ?

Par exemple : je pensais à une macromolécule (mais la + petite molécule possible, ça serait mieux), genre une d'ADN, ou une molécule de toxine botulique : oui je cherche un effet puissant pour cette molécule, afin de savoir expressément si avec un réactif (forcément en excès pour une réaction totale et spéctaculaire) genre un greffon d'aromatique(s) adapté(s) (pour une coloration appuyée) peut déceler la moindre molécule dans un tube à erreurs () ?

Donc si vous connaissez The réaction (qui répond au mieux à ces critères), c'est surtout sur la dose minimum détectable par la colorimétrie, donc sa sensibilité maximum que je cherche à savoir ? N'étant pas au fait avec toutes les réactions chimiques, je me demande si vous avez ça sous le coude ?

Sinon, pour finir avec une question secondaire : quelle est la technique, qui permettrait une détection fiable, pour l'équivalent moléculaire d'une seule molécule (sans ambigüité) ou 2 grand max ? Je pense que c'est possible ; mais n'en suis pas sûr ?



Merci,

PS : peut être un atome catalyseur ? entraînant une réaction sur l'excès de réactif, colorant en cascade ?
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[moco]

Il n'y a pas de réponse à ta question.
Chaque réactif colorimétrique possède ses caractéristiques propres, et ses limites de sensibilité. Ces limites varient énormément d'un réactif à l'autre, et même parfois d'un facteur un million. On ne peut pas faire de généralisations.

[illusionoflogic]

On ne peut pas faire de généralisations.

Ce n'est pas la réponse que j'attendais ...
Je demande justement un exemple précis (en fait le + précis en terme de quantité de matière à révéler : c'est à dire, en n << femtomol et plutôt proche de la zettamol (pour avoir une seule molécule solvatée à cause du N_Avogadro et donc une Masse molaire (g.mol^-1) sûrement très importante pour que ce soit le cas).

En fait, j'ai demandé pour la colorimétrie, mais un équivalent comme technique (au niveau de la simplicité opératoire, de la mise en oeuvre, même si le substrat doit être fait en salle blanche ...), avec un solvant (l'eau serait l'idéale) ... comme par exemple, je dis une connerie : une longue chaine d'ADN monobrin dont l'unique présence avec son complémentaire fluorescent (enfin qui, lorsque l'appariment en double brin est effectif provoque une réponse, amplifiée par polymérisation successive des brins complémentaires restants (en temps que réactifs révélateurs excédentaires) et concentrant "la fluorescence" ?

Je saurais pas vraiment mieux expliciter ? Comment dire : un long brin d'ADN (j'ai oublié de dire que l'unique molécule à tester, doit être assez stable) qui a lui seul en passant dans une tête de lecture dévérouillerait un coffre fort ! Donc une combinaison unique et exacte avec une conséquence bien marquée : j'ai trouvé ça qui correspond assez bien au questionnement http://forums.futura-sciences.com/co...-liquides.html & http://forums.futura-sciences.com/co...-graphene.html qui précise la difficulté que j'ai à m'expliquer !

Bon en dernier recours, si je fixe sur une lame de verre (un atome de Fe ou son ion ferrique, ferreux, qui catalyse la décomposition de l'eau oxygénée) à l'aide d'un microscope à effet tunnel, et que j'y met une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène (je pense que cette atome catalytique fixé ne devrait pas trop bouger, si c'est fait avec soin) il serait possible d'observer une significative augmentation du largage de dioxygène, par cette dismutation accélérée ... (mais dis comme ça, c'est un peu trop difficile d'être certain de tous les paramètres à contrôler avec suffisamment de finesse, d'où ma question ?)

Allez un dernier exemple comme ça : une seule protéine (un prion en fait) ; déposée dans une goutte d'eau, pourrait-elle s'autorépliquer avec la mise en présence du bon tissu cellulaire et réagir suffisamment vite pour dégrader + rapidement et avec des effets notoires propres que la dégradation naturelle ?

Le but c'est de pouvoir tester la présence d'un atome ou d'une molécule solvatée (dans une goutte d'eau) sans problème insurmontable et significativement (je voulais laisser libre cours à toutes propositions ; relevant ce défis le plus simplement du monde, pour ne pas brider trop la question, ne sachant pas où chercher, et donc connaitre la réaction adéquate pour une quantité d'1 zettamole de réactif avec M environ 100 g.mol^-1, sauf que j'aimerais bien une réaction impossible en l'absence de cette molécule donc d'ordre thermodynamique, et pas cinétique)

J'en demande trop en voulant du précis ? ou bien

[Kemiste]

Bonjour,

Le problème n'est pas la précision de ta question mais sa confusion. Tu nous parles d'un test colorimétrique, d'ADN, de protéine, de fluorescence, de décomposition d'eau oxygénée, de coffre fort... Tu nous parles également de femtomol = 10^-15 mol et de zettamol = 10²¹. Ce n'est plus la même échelle. Que veux-tu faire ou savoir exactement ?

Penses-tu vraiment que l'on puisse détecter un atome isolé par un test colorimétrique ? Penses-tu également que l'on puisse simplement isoler un seul atome de fer pour le fixer sur une plaque en verre ? Même si cela était possible, l'action catalytique sur la décomposition de l'eau oxygénée serait plus que négligeable. La réaction ne se produirait qu'en un point très précis et la décomposition ne se ferait que molécule par molécule...

[A voir en vidéo sur Futura]

[illusionoflogic]

Bonjour, je suis confus, mais tu arrives à en dégager mon problème

Le problème n'est pas la précision de ta question mais sa confusion. Tu nous parles d'un test colorimétrique, d'ADN, de protéine, de fluorescence, de décomposition d'eau oxygénée, de coffre fort... Tu nous parles également de femtomol = 10^-15 mol et de zettamol = 10²¹. Ce n'est plus la même échelle. Que veux-tu faire ou savoir exactement ?

Le "test colorimétrique", c'est comme le "cadenas du coffre fort" (j'ignore en fait la technique la + adaptée, mais je voulais pas en arriver à la RMN ...), la "fluorescence" également, je cherche une détection la + directe qui ne soit pas "trop" retouchée par l'informatique. L'ADN me parait un bon choix, ou protéine qui on une masse molaire élevée (arbitraire même pour 1 molécule, ce qui me permet de dire que la quantité de matière à détecter doit être quelque part au alentour de l'ordre de la zettamol, mais à M + élevée, on peut très bien aller jusqu'à la femtomol (non ? comme les polymère d'ADN ARN ou plastique, etc ...), c'est juste pour avoir "du choix" dans la "taille de la molécule" et une réponse spécifique). En fait, je me situe au limite de la méthodologie chimique de détection réactionnelle. D'ailleurs le meilleur exemple que j'ai donné est la décomposition de H₂O₂ ; sauf que la réaction se fait aussi naturellement et je pense pas que la cinétique puisse dégager la présence d'un atome de fer présent ou pas, puisque molécule à molécule !

Penses-tu vraiment que l'on puisse détecter un atome isolé par un test colorimétrique ? Penses-tu également que l'on puisse simplement isoler un seul atome de fer pour le fixer sur une plaque en verre ? Même si cela était possible, l'action catalytique sur la décomposition de l'eau oxygénée serait plus que négligeable. La réaction ne se produirait qu'en un point très précis et la décomposition ne se ferait que molécule par molécule...

-Pour le test colorimétrique, d'après moco, j'en ai conclu que la technique n'était pas la bonne.
-Oui pour un atome sur du verre (ou autre support) depuis cette "petite" révolution :
-Oui je sais bien que ça se ferait molécule à molécule et c'est le but (ici recherché), donc tu comprends parfaitement ma question. Le problème se situe au niveau de l'amplification du signal (par une technique que j'ignore ?) qu'est la présence d'un atome/molécule pour sortir une infos du type : "yes molécule ou (exclusif) no molécule".

Ma confusion (dont j'ai pris la peine de séparer les exemples par paragraphes, sinon c'est imbuvable), n'est que le reflet d'une évolution à chacun de mes posts sur les points soulevés par un problème initialement pas très bien amené, donc plutôt que "colorimétrie" ; il faudrait remplacer le titre par "technique" d'où le titre à changer en : "Sensibilité : limite maximum d'une technique (laquelle ?) pour doser une unique molécule dans un solvant". Voilà, j'espère avoir mieux présenté la chose

[Kemiste]

Ce que je ne comprend pas, c'est pourquoi vouloir détecter une molécule ou un atome isolé ? Quel est l’intérêt ?

[illusionoflogic]

Ce que je ne comprend pas, c'est pourquoi vouloir détecter une molécule ou un atome isolé ? Quel est l’intérêt ?

C'est pour une question, dans un autre sujet, que je n'ai pas encore posée, pour me baser sur du concrêt, et faire 2 ou 3 calculs (dans un but pédagogique, on va dire), c'est pour ça que j'ai dis que c'était un prérequis.

Je mettrai un lien ici si ça intéresse qqlun ?

[Kemiste]

Il faudrait mieux que tu nous indiques quelle est cette question. On pourra ainsi t'apporter une réponse précise.

[illusionoflogic]

C'est marrant, on me reproche de faire trop de liens entre des concepts différents, et quand j'essaie de prendre le Pb par l'autre bout (faire moi même, analyser, sur un truc précis, des calculs ou expérience (ici j'aurais bien voulu, peut être pour ça que j'ai choisie la "colorimétrie")) pour éviter de généraliser hativement (ce que l'on me dit souvent : c'est confus, c'est nimp, etc ...) ; désolé de pas être simple, mais si c'était utile de le préciser, ma question potentielle n'a peut être même pas de raison d'être, donc je n'en ferais rien.

Comment progresser sinon ?

[Kemiste]

Le problème c'est que, en plus de mélanger plusieurs concepts, il n'y a pas une question précise mais des questions. De quelles techniques parle-t-on ? Quel type de molécule veut-on détecter ? Quel est le but ?... On ne peut donc pas généraliser et t'apporter une réponse précise. Tu nous dis aussi que cela concerne une question sur un autre sujet mais que cette question n'a pas de raison d'être.

Comment veux-tu alors que l'on t'aide ?

[illusionoflogic]

Le problème c'est que, en plus de mélanger plusieurs concepts, il n'y a pas une question précise mais des questions.

Il y en a plusieurs, c'est vrai, mais je pensais que pour des chimistes aguerris des exemples simples* viendraient rapidement :

De quelles techniques parle-t-on ?

A vous de choisir, je cherche une technique directe d'analyse (genre un µréacteur avec un marqueur spécifique, mais je préférerais avec des composants chimiques simples, et purs de préférence, et surtout en solution=l'eau) suffisamment précise pour n'avoir pas d'erreur sur la qualité moléculaire (donc thermodynamique), mais également une incertitude relative sur la quantité de matière, la + petite possible, si bien qu'avec la masse molaire il soit possible de discriminer la présence d'une seule molécule dans une goutte d'eau = chercher "une aiguille dans une meule de foin", on se jette dedans jusqu'à ce que ça pique et on est sûr quelle y est "l'aiguille" !

Quel type de molécule veut-on détecter ?

La plus stable et simple possible ! De préférence solvatée, et lourde pour ne pas se ballader comme une molécule de gaz, réactive comme un catalyseur (ça serait mieux en faite un catalyseur, car il n'est pas détruit, mais reconstitué à chaque transformation réactif -> produit et donc se balladerait dans l'eau ; mais pas dans l'air (de toute façon ça c'est un Pb d'étanchéité)), une catalyse qui s'amplifierait en créant des sous-produits eux même catalytique comme un hypergol, mais pas forcément, c'est un exemple d'autocatalyse, c'est tout (pas besoin de si spectaculaire, sauf si c'est vraiment plus facile/simple avec des réactifs comme l'hydrazine ou peroxyde d'hydrogène ou protoxyde d'azote)

Quel est le but ? ...

C'est tout le Pb de la question (enfin des questions) que je poserai peut être si je peux "l'extraire" d'exemples concrêts ! En l'état c'est pas trop possible (pas assez de billes).

On ne peut donc pas généraliser et t'apporter une réponse précise. Tu nous dis aussi que cela concerne une question sur un autre sujet mais que cette question n'a pas de raison d'être.

Peut être oui peut être non ... je peux/veux pas poser une question en l'air ce coup ci : en l'état je peux à peine me l'imaginer mais si je peux mettre la main dans le camboui, je pourrai apporter des précisions (et m'en faire une idée) sur les paramètres libres des conditions expérimentales. C'est purement factuel.

Comment veux-tu alors que l'on t'aide ?

Avec des exemples, si possible, ça va être dur pour moi de passer en revu toutes techniques suffisamment exigeantes et toutes les molé utilisables dans la gamme de sélection de l'appareillage (d'analyse et de préparation).
Bref des exemples que vous connaissez, avez étudiés dans votre domaine, dont je ne connais pas l'étendu et l'ampleur (trop hard) ?

*Avec des éléments atomiques et moléculaires (les moins compliqués, structurellement, c'est pour ça que l'ADN, c'est un peu hard pour ça) permettant cette détection hyperfine Dans de l'EAU !

Edit : j'arrête pour le moment je suis claqué

[Kemiste]

Les techniques d'analyses sont très nombreuses et chaque technique possède ses limites. La description de chaque technique dépasse largement le cadre du forum. A ma connaissance il n'existe aucune technique permettant de détecter une molécule isolé dans de l'eau.

Je ne suis pas sûr que tu maîtrises tous les concepts que tu énonces...

Il y en a plusieurs, c'est vrai, mais je pensais que pour des chimistes aguerris des exemples simples* viendraient rapidement :

Il est difficile de trouver des exemples simples pour des situations qu'on ne rencontre pas et qui ne présentent, à priori, aucun intérêt.

Peut être oui peut être non ... je peux/veux pas poser une question en l'air ce coup ci : en l'état je peux à peine me l'imaginer mais si je peux mettre la main dans le camboui, je pourrai apporter des précisions (et m'en faire une idée) sur les paramètres libres des conditions expérimentales. C'est purement factuel.

Les questions que tu poses sont déjà des questions en l'air. Si tu as du mal à t'imaginer ta question, imagine ce qu'il en est pour nous !

Sans précisions additionnelles et sans "réelle" question, je n'aurais pas de réponse supplémentaire à apporter.

[illusionoflogic]

dernière tentative pour aujourd'hui (je réessaierai demain ?)

Les techniques d'analyses sont très nombreuses et chaque technique possède ses limites. La description de chaque technique dépasse largement le cadre du forum. A ma connaissance il n'existe aucune technique permettant de détecter une molécule isolé dans de l'eau.

Oui, je me doute bien, si justement ça n'existe pas : c'est un peu pour ça que je pose la question, le nom d'une technique se rapprochant des limites de la Chimie (dont le concept de base est l'électromagnétisme, la thermodynamique et surtout son support qu'est la représentation de molécule puisque les équations chimique font intervenir les atomes ... alors que ces derniers sont "quasiment visible", revoir la photo de microscopie électronique d'IBM ; les molécules ne le seraient pas ou moins *)

Je ne suis pas sûr que tu maîtrises tous les concepts que tu énonces...

Non, évidemment, en fait je ne maîtrise rien (enfin le terme est trop fort), mais la simple dénomination d'une technique particulière (2 ou 3), et je peux faire une recherche : même si je sais bien qu'au bout du compte je ne maitriserai toujours pas ; mais j'aurai alors + de questions pertinentes. Et ça ne m'empêche plus alors de me faire mon panorama et ses limites par domaines !

Il est difficile de trouver des exemples simples pour des situations qu'on ne rencontre pas et qui ne présentent, à priori, aucun intérêt.

L'intérêt pédagogique ça compte pas ; sérieux, la connaissance s'en tamponne de l'intérêt de se suffire à elle même ?

Les questions que tu poses sont déjà des questions en l'air. Si tu as du mal à t'imaginer ta question, imagine ce qu'il en est pour nous !

Et s'imaginer une "fonction d'onde", une "dualité onde-corpuscule" ; "shut up and calculate" c'est dans ce goût là que je dis "s'imaginer" !

Sans précisions additionnelles et sans "réelle" question, je n'aurais pas de réponse supplémentaire à apporter.

Je vais pas pouvoir, je crois !
Donc si je dis + rien demain c'est que j'aurai abandonné l'idée (fautes de neurones, d'objectifs clairement définis, de priorités, de réponses, etc ... mais c'est sûrement hors de ma portée ... c'est tout)

Merci quand même !

*il y a quand même ça :

[Mr.Blue]

Bonjour,

Tu trouveras quelques éléments de réponse en cherchant sur Google Scholar avec des combinaisons de mots clés comme : colorimetric biosensor single molecule.

Détecter une seule molécule est très complexe et un peu utopique pour l'instant mais il existe des technologies qui permettent de s'en rapprocher.
Et pour le coup je ne suis pas tout à fait d'accord avec Kemiste, ça peut avoir un grand intérêt, surtout si la molécule en question est une biomolécule, par exemple un brin d'ADN.

[illusionoflogic]

Yes , merci Mr.Blue

Je n'utilisais pas encore google scholar (oui honte à moi ) et d'après les premiers articles 2 m'intéressent + particulièrement :

- http://www.nature.com/nmat/journal/v.../nmat2162.html

pushing sensitivity towards the single-molecule detection limit

- http://www.pnas.org/content/107/24/10837.short

we have generalized the approach to the specific and convenient detection of proteins, small molecules, and inorganic ions

2 citations qui valent leurs pesants d'or

Et oui, j'y vois des tonnes d'applications (pour les enquêtes criminelles, ou le profil génétique, ou le protéome, ou la médecine, ou les puces bioinformatiques, etc ... et malheureusement les dérives associées ... ) mais même sans ça (d'un point de vue théorique, ça suppose une autre limite, dans un domaine que je sais très rigoureux, et sur une question (celle dont je n'ai pas causée) qui si elle n'est pas appuyée correctement serait traitée avec condescendance ou mépris ... , remarque ça sera peut être le cas, si j'arrive pas à présenter le Pb).

Alors j'en profite pour poser LE prérequis et donc sûrement qui m'amène vers une conclusion pour ce sujet (je vais prendre mon temps de chercher sinon) : D'après ces 2 articles, le + prometteur c'est avec des nanoparticules d'Au ... et il semblerait que l'on pourrait détecter la présence d'un seul ion inorganique (pourquoi cet exemple ? Parce qu'il n'implique que très peu de paramètres chimiques, l'ADN étant déjà du sous/sur domaine de la biochimie et donc une chimie très complexe en comparaison), en solution aqueuse ... le lendemain pour ainsi dire

 Cliquez pour afficher

Peut être qu'un test avec un nanocatalyseur genre magnétite pour un seul cation bien choisit formant un complexe dans un peu de tensioactif sur lit de fullerène (pour la spatialisation) serait possible, visible et réutilisable dans la minute avec un appareil de sonication et/ou un champ magnétique adapté

Je divague un peu là :désolémejennesperaispatemps:

d'ailleurs un dernier pour la route : http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac102795a H₂O₂

En tout cas merci

[Kemiste]

Et pour le coup je ne suis pas tout à fait d'accord avec Kemiste, ça peut avoir un grand intérêt, surtout si la molécule en question est une biomolécule, par exemple un brin d'ADN.

Je me suis peut être mal exprimé. Je conçois tout à fait que la détection d'un brin d'ADN puisse avoir un intérêt. Par contre j'ai du mal à voir un intérêt dans la détection d'un atome de fer, par exemple, dans une goutte d'eau. Du coup trouver un exemple simple pour ce type de détection n'est pas trivial.

J'en reviens donc à ce que je disais :

mais même sans ça (d'un point de vue théorique, ça suppose une autre limite, dans un domaine que je sais très rigoureux, et sur une question (celle dont je n'ai pas causée) qui si elle n'est pas appuyée correctement serait traitée avec condescendance ou mépris ... , remarque ça sera peut être le cas, si j'arrive pas à présenter le Pb).

Si tu as une idée derrière la tête, parles-en. On évitera de parler dans le vent...

Je vois un domaine dans lequel cette question pourrais avoir un "intérêt" mais j'attend de voir...

[illusionoflogic]

Si tu as une idée derrière la tête, parles-en. On évitera de parler dans le vent...

Je vois un domaine dans lequel cette question pourrais avoir un "intérêt" mais j'attend de voir...

Disons qu'un test visuel de la MQ, serait bien pratique, si ça rate (c'est pédagogique) ; (idem si ça fait le résultat escompté) ; bien si il y a une limite qui est repoussée et tip top si on peut aller + loin ... c'était dans ce domaine que tu voyais la chose ?