La demande en matière de contrôle fiable de la qualité des aliments et des médicaments augmente, ce qui entraîne le besoin de méthodes de suivi innovantes. Les techniques actuelles telles que la spectrométrie de masse et le codage-barres ADN sont efficaces mais souvent coûteuses et complexes. Aujourd’hui, les chercheurs ont développé une solution révolutionnaire : des microlasers entièrement fabriqués à partir de matériaux comestibles, offrant un moyen direct et inviolable de contrôler la fraîcheur et l’authenticité des produits.
Le problème avec les méthodes de suivi existantes
Le contrôle qualité traditionnel repose sur des analyses en laboratoire, qui prennent du temps, sont coûteuses et ne conviennent pas à une surveillance en temps réel. Bien qu’il existe des capteurs intelligents et des codes-barres sur les emballages, ils sont facilement compromis ou supprimés. Il existe une lacune critique pour le suivi des articles non emballés, où l’intégration directe de la technologie de surveillance est nécessaire sans altérer le produit lui-même.
Comment fonctionnent les microlasers comestibles
Les microlasers se composent de trois composants clés : un milieu de gain (lumière amplificatrice), une source de pompage (fournissant de l’énergie) et une microcavité optique (confinant la lumière pour l’amplification). La percée réside dans la construction de tous ces éléments à partir de substances entièrement comestibles.
Des chercheurs de l’Institut J. Stefan et de l’Université de Ljubljana (Slovénie), ainsi que de l’Université Aristote de Thessalonique (Grèce), ont expérimenté des colorants comme la chlorophylle (provenant des épinards), la riboflavine (vitamine B2) et la bixine comme milieu de gain. Les huiles comestibles, le beurre, l’agar, la gélatine et le chitosane servaient de matériaux pour les cavités, tandis que de fines feuilles d’argent/d’aluminium (utilisées dans les bonbons) servaient de réflecteurs.
Fait intéressant, l’équipe a découvert que les gouttelettes d’huile d’olive agissent naturellement comme des lasers lorsqu’elles sont excitées par la lumière, en raison des excellentes propriétés d’amplification de la lumière de la chlorophylle et de la forme sphérique de la gouttelette créant une cavité naturelle.
Encodage des informations dans les produits alimentaires
Le spectre laser émis par ces microcavités change en fonction de la taille des gouttelettes et de l’indice de réfraction du milieu environnant. Cela permet le codage des informations : différentes tailles de gouttelettes représentent des chiffres binaires (1 ou 0). En utilisant 14 tailles de gouttelettes distinctes, les chercheurs peuvent générer plus de 16 000 combinaisons uniques – suffisamment pour encoder des données telles que la date de fabrication, la date d’expiration ou le pays d’origine directement dans l’aliment lui-même.
Au-delà du suivi : détection des propriétés des produits
Les microlasers comestibles ne servent pas uniquement au suivi ; ils peuvent également détecter les propriétés des aliments. En analysant la lumière émise, ils peuvent déterminer la concentration de sucre dans les boissons, le miel ou le sirop, détecter les changements de pH et même surveiller la croissance microbienne. Il est important de noter que cette surveillance peut s’effectuer via un emballage scellé sans prélèvement d’échantillons.
Implications futures et évolutivité
Alors que la configuration actuelle utilise des lasers pulsés et des spectromètres, les chercheurs envisagent des dispositifs pratiques utilisant des LED et des spectromètres de poche pour une analyse rapide sur site. Cette technologie a des implications considérables :
- Sécurité alimentaire : Surveillance en temps réel de la détérioration et de la contamination.
- Produits pharmaceutiques : Garantir l’intégrité des médicaments et prévenir la contrefaçon.
- Cosmétique et agriculture : Suivi de l’origine et de la qualité des produits.
- Biomédecine : Potentiel de biocapteurs comestibles dans le corps.
La prochaine phase se concentrera sur l’élargissement de la gamme de paramètres détectables et l’exploration de nouveaux matériaux comestibles pour une fonctionnalité améliorée.
“Cela représente un changement fondamental dans la façon dont nous abordons le contrôle qualité”, déclare le Dr Humar. “La possibilité d’intégrer la détection directement dans le produit lui-même, en utilisant des composants entièrement comestibles, élimine bon nombre des limites des méthodes actuelles.”
Cette technologie promet un avenir où la sécurité des aliments et des médicaments sera vérifiable au niveau microscopique, directement dans le produit lui-même.
