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Les capteurs électrochimiques portatifs font partie de la routine quotidienne de millions de personnes atteintes de diabète dans le monde qui surveillent leur glycémie avec des glucomètres électriques. Bien que ces capteurs aient révolutionné les tests médicaux à domicile pour les diabétiques, ils n’ont pas encore été appliqués avec succès au diagnostic d’autres maladies.

Un capteur électrochimique portable appelé eRapid

Il n’existe en ce moment qu’un nombre limité d’enzymes qui peuvent être utilisées pour détecter les biomarqueurs des maladies humaines. Une stratégie de détection alternative basée sur des événements de liaison entre les anticorps et leurs cibles moléculaires a été étudiée pour étendre l’utilisation des capteurs électrochimiques à la médecine,
Mais ces capteurs sont victimes de l’accumulation rapide de substances « salissantes » des fluides biologiques sur leurs surfaces conductrices, ce qui bien souvent les désactivent. En outre, les revêtements antisalissures existants sont difficiles à fabriquer en série, souffrent de problèmes de qualité et de consistance et ne sont pas très efficaces.
Maintenant une nouvelle technologie de diagnostic mise au point par des chercheurs du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l’Université Harvard, connue sous le nom de « eRapid », permet de créer des dispositifs électrochimiques portables à faible coût qui peuvent détecter simultanément une large gamme de biomarqueurs en utilisant une seule goutte de sang.
« Tant qu’un anticorps existe pour une molécule cible donnée, eRapid peut le détecter », a déclaré le coauteur Pawan Jolly, Ph.D., chercheur scientifique principal au Wyss Institute. « En solutionnant le problème du bio-encrassement avec une conception simple mais robuste, nous sommes maintenant en mesure de produire facilement en grande quantité des capteurs biochimiques pour une grande variété d’applications et ce, à faible coût. »

Ils ont conservé plus de 90 % de leur capacité à détecter un signal

Lorsque les chercheurs ont testé leurs capteurs revêtus de nanomatériaux pour limiter les salissures avec du sérum et du plasma sanguin humain, ils ont conservé plus de 90 % de leur capacité à détecter le signal même après avoir été stockés pendant un mois dans ces biofluides, tandis que les capteurs revêtus des meilleurs revêtements antisalissure utilisés précédemment ont perdu une sensibilité significative du signal lorsqu’ils étaient incubés pendant une heure et ont été complètement désactivés après une seule journée.
Pour rendre fonctionnels ces capteurs, les chercheurs ont fixé des anticorps à la surface du revêtement de nanomatériau sur le dessus de l’électrode et ont utilisé un « essai en sandwich » pour convertir la liaison des anticorps en un signal chimique qui précipite sur la surface de l’électrode, produisant ainsi un signal électrique. L’amplitude du signal électrique est directement corrélée à la quantité du précipité produit, et donc au nombre de molécules liées aux anticorps, ce qui permet de mesurer la concentration de la cible.
l’équipe a été en mesure de détecter plus d’une douzaine de biomarqueurs différents allants de 100 Da à 150 000 Da avec eRapid, et elle continue de faire des expériences avec des nanomatériaux conducteurs pour optimiser le revêtement des électrodes et les performances de ce système, ainsi que pour réduire encore davantage les coûts de fabrication. De plus, ces capteurs peuvent être lavés et réutilisés plusieurs fois avec une perte de signal minimale, ce qui permet une surveillance en série des biomarqueurs.

L’équipe souhaite maintenant vendre eRapid

Maintenant elle espère vendre eRapid dans le domaine du diagnostic au point de service, mais espère également étendre cette plate-forme technologique de revêtement et de capteurs à d’autres cibles et contextes, notamment le diagnostic en milieu hospitalier, la détection des toxines environnementales, la détection des petites molécules et les dispositifs médicaux implantables.
« eRapid est né de la poursuite d’une innovation qui en a mené une autre qui a le potentiel de transformer les diagnostics médicaux. Espérons que cette technologie simple et peu coûteuse nous permettra de faire de grands progrès dans la mise au point d’appareils portatifs qui pourront être utilisés à la maison, ainsi que dans les pharmacies, les ambulances, les cabinets de médecins et les services d’urgence. », a déclaré Ingber un des chercheurs impliqué dans ce projet.

La technologie mise au point par ces chercheurs est décrite dans Nature Nanotechnology.
Source : Harvard University
Crédit photo : Pixabay