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Alors que la pandémie de COVID-19 continue de se propager dans le monde entier, le dépistage reste une stratégie essentielle pour suivre et contenir ce virus. Maha Alafeef, étudiante en bio-ingénierie, a co-développé un test rapide et ultrasensible utilisant un capteur électrochimique sur papier, qui peut détecter la présence du virus en moins de cinq minutes.

Un capteur électrochimique sur papier

Ce biocapteur est composé de deux éléments : une plateforme pour mesurer un affichage électrique, et des sondes pour détecter la présence d’ARN viral. Pour créer cette plateforme, les chercheurs ont d’abord enduit un papier filtre d’une couche de nanoplaquettes de graphène pour créer un film conducteur. Ensuite, ils ont placé une électrode en or avec un design prédéfini sur le graphène, pour servir de tampon de contact pour la lecture électrique. L’or et le graphène ont tous deux une sensibilité et une conductivité élevées, ce qui rend cette plateforme ultrasensible pour détecter les changements dans les signaux électriques.
Les tests pour le COVID-19 actuels, basés sur l’ARN, permettent de détecter la présence du gène N (phosphoprotéine de la nucléocapside) du virus du SARS-CoV-2. Dans cette recherche, l’équipe a conçu des sondes d’oligonucléotides antisens (ASO) pour cibler deux régions du gène N. Le ciblage de deux régions assure la fiabilité dans le cas où une région du virus subirait une mutation génétique. De plus, ces nanoparticules d’or (AuNP) sont recouvertes d’acides nucléiques simple brin (ssDNA), ce qui représente une sonde de détection ultra-sensible pour l’ARN du SARS-CoV-2.

D’excellents résultats lors des tests

L’équipe a testé la performance de ce capteur en utilisant des échantillons positifs et négatifs du COVID-19. Ce capteur a montré une augmentation significative de la tension des échantillons positifs par rapport aux négatifs, et a confirmé la présence de matériel génétique viral en moins de cinq minutes. En outre, ce capteur a pu différencier les charges d’ARN viral dans ces échantillons. La charge virale est un indicateur quantitatif important de la progression de l’infection et un défi à relever pour la mesurer à l’aide des méthodes de diagnostic existantes.
Cette plateforme a des applications de grande envergure grâce à sa portabilité et à son faible coût. Ce capteur, lorsqu’il est intégré à des microcontrôleurs et à des écrans LED ou à un smartphone via Bluetooth ou WI-FI, pourrait être utilisé sur le lieu de soins dans un cabinet médical ou même à domicile. Outre le COVID-19, l’équipe de recherche prévoit également que ce système puisse être adapté pour la détection de nombreuses autres maladies.
« Le potentiel illimité de la bio-ingénierie a toujours suscité mon plus grand intérêt grâce à ses applications translationnelles innovantes », a déclaré M. Alafeef. « Je suis heureuse de voir que mon projet de recherche a un impact sur la résolution d’un problème du monde réel. Enfin, j’aimerais remercier mon conseiller de doctorat, le professeur Dipanjan Pan, pour son soutien sans faille, le chercheur Dr Parikshit Moitra et l’assistant de recherche Ketan Dighe pour leur aide et leur contribution au succès de cette étude ».
Cette recherche a été publiée dans ACS Nano.
Source : University of Illinois Grainger College of Engineering
Crédit photo : Rawpixel