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Des chercheurs ont trouvé un nouvel usage pour un instrument de musique africain vieux de 3 000 ans: la détection de substances toxiques et de médicaments contrefaits. Ce capteur, basé sur le mbira (prononcé « em-bir’-uh ») est peu coûteux et facile à utiliser, permettant son utilisation dans les régions en développement, selon les chercheurs. Ils ont publié leurs résultats dans ACS Omega.

Un détecteur de substances toxiques peu coûteux

Le mbira, également connu sous le nom de kalimba ou piano à pouce, se compose de lamelles en métal de différentes tailles et longueurs attachées à une caisse de résonance en bois. Les musiciens appuient sur les lamelles pour créer des notes de musique. Des lamelles plus longues ou plus grandes produisent des notes faibles, tandis que des lamelles plus courtes ou plus petites créent des notes élevées. Outre la longueur et la taille, la densité du matériau des lamelles influe sur la fréquence du son.

William Grover et ses collègues se sont demandé s’ils pouvaient profiter de cette propriété pour développer un capteur capable de distinguer les liquides à partir de leur densité. Les dispositifs existants sont coûteux ou nécessitent une grande compétence pour les fabriquer, les calibrer et les utiliser. Grover souhaitait développer un capteur ne nécessitant qu’un mbira et un smartphone.

Un mbira constitué d’une seule lamelle

Les chercheurs ont assemblé un simple mbira contenant une seule lamelle creuse en forme de U. Lorsque la lamelle n’était remplie que d’air, le mbira produisit la note de sol et quand elle était remplie d’eau, la hauteur du son tomba à un fa. Pour mesurer les variations de fréquence indétectables par l’oreille humaine, Grover et ses collègues ont mis au point un logiciel gratuit qui permet aux utilisateurs de télécharger des enregistrements sonores d’un mbira à partir de leurs smartphones.

Ce logiciel détermine la fréquence de la note, qui peut ensuite être analysé dans une équation pour calculer la densité du liquide. L’équipe a démontré que leur capteur pouvait distinguer les solutions de chlorure de sodium de différentes densités. Pour montrer le potentiel du capteur à détecter les médicaments contrefaits, l’équipe a analysé six échantillons du même médicament contre le rhume avec différents lots et dates d’expiration.

Un mbira construit avec des déchets

Les six échantillons ont tous produit des fréquences mbira presque identiques, indiquant qu’ils étaient tous authentiques. De plus, ce capteur distingue clairement une substance toxique (diéthylène glycol) d’une substance non toxique (glycérol) avec des propriétés similaires.

Les chercheurs notent que le capteur mbira peut être construit à partir de déchets, ne nécessite pas d’étalonnage lors de la comparaison de deux substances et est facile à utiliser.

Cette recherche a été financée par la National Science Foundation et du programme Grand Challenges Explorations de la Fondation Bill et Melinda Gates.

Source : American Chemical Society