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Source: Oxygen in Action, Gregor Liebsch at PreSens Precision Sensing GmbH
Le capteur est constitué d’un film contenant un colorant sensible à l’oxygène et un colorant de référence qui sont immobilisées dans une matrice polymère perméable à l’oxygène. Le colorant indicateur émet une fluorescence rouge qui baisse en présence d’oxygène, l’énergie du colorant excité étant transférée aux molécules d’oxygène (voir figure 1). Le colorant de référence n’est pas affectée par l’oxygène et donne un signal lumineux constant de couleur verte. Lorsque le colorant indicateur et le colorant de référence sont excitées par une source lumineuse identique ils émettent une lumière rouge et verte respectivement. Ces émissions sont traitées par un composant électronique sensible à la lumière.
Ce film n’est ni toxique ni invasif. Il ne modifie pas le concentration en O2. Il permet de recouvrir une gamme de mesure de 0 à 100 pour cent de saturation en air (correspondant à 6.04mL de l’oxygène par litre à 25 ° C et 1013 hPa). La source d’excitation à base de LED, des filtres optiques, une lentille, et une caméra couleur sont incorporés dans un microscope miniature.
Figure 1: Principe de fonctionnement et schéma du film capteur. Le colorant indicateur est immobilisé dans une matrice polymère qui est fixé à un support de polyester transparente.
Une expérience en utilisant un modèle végétal illustre cette méthode en utilisant le système racinaire de la plante Brassica napus (voir Figure 2). Les expériences ont été réalisées dans une chambre d’incubation pour limiter la diffusion d’oxygène de l’extérieur.
Pour visualiser la consommation d’oxygène des racines intactes, B napus a été cultivé sur un milieu constitué 0.9 % d’agar Difco pendant 14 jours. Des segments de racines ont été couverts avec des films de capteurs. La distribution d’oxygène dans l’échantillon a été enregistré toutes les 15 minutes durant plus de six heures. La mesure de la diminution de la concentration en oxygène a permis de calculer (0.015 pour cent de la saturation de l’air/ min en moyenne, ce qui correspond à consommation d’environ 12.5umol h-1). Ce capteur permettrait de cartographier la consommation d’oxygène dans des régions distinctes à l’échelle submillimétrique.
Figure 2 Une mesure avec Brassica napus
Cette nouvelle technologie peut être utilisée dans un large éventail d’applications, de la recherche biologique et médicale à la surveillance des processus industriels. La visualisation bidimensionnelle des distributions d’oxygène peut donner de nouvelles perspectives dans des domaines où seules des informations partielles étaient disponibles jusqu’à présent. Le même principe peut être utilisé pour le CO2 et les mesures de pH en 2 dimensions.