Mise au point d'une micropuce alimentée par un smartphone pour les tests de diagnostic médical à domicile
Cette nouvelle technologie pourrait rendre le diagnostic des maladies à domicile plus rapide et plus abordable : Des chercheurs travaillant avec la jeune entreprise GRIP Molecular Technologies.
Une équipe de recherche de l'université du Minnesota Twin Cities a mis au point une nouvelle puce microfluidique pour le diagnostic des maladies, qui utilise un nombre minimal de composants et peut être alimentée sans fil par un smartphone. Cette innovation ouvre la voie à des tests médicaux à domicile plus rapides et plus abordables.
Une équipe de recherche de l'université du Minnesota Twin Cities a mis au point une nouvelle puce microfluidique pour le diagnostic des maladies, qui utilise un nombre minimal de composants et peut être alimentée sans fil par un smartphone. Cette innovation ouvre la voie à des tests médicaux à domicile plus rapides et plus abordables (image symbolique).
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Une équipe de recherche de l'Université du Minnesota Twin Cities a mis au point une nouvelle puce microfluidique pour le diagnostic des maladies, qui utilise un nombre minimal de composants et peut être alimentée sans fil par un smartphone.
Laboratory of Nanostructures and Biosensing, University of Minnesota
L'article des chercheurs est publié dans Nature Communications. Les chercheurs travaillent également à la commercialisation de cette technologie.
La microfluidique implique l'étude et la manipulation de liquides à une très petite échelle. L'une des applications les plus populaires dans ce domaine est le développement de la technologie des "laboratoires sur puce", c'est-à-dire la possibilité de créer des appareils capables de diagnostiquer des maladies à partir d'un très petit échantillon biologique, de sang ou d'urine, par exemple.
Les scientifiques disposent déjà d'appareils portables pour diagnostiquer certaines maladies, comme les tests rapides de l'antigène COVID-19. Cependant, un obstacle majeur à la mise au point de puces de diagnostic plus sophistiquées qui pourraient, par exemple, identifier la souche spécifique du COVID-19 ou mesurer des biomarqueurs comme le glucose ou le cholestérol, est le fait qu'elles nécessitent de nombreuses pièces mobiles.
Les puces de ce type nécessitent des matériaux pour sceller le liquide à l'intérieur, des pompes et des tubes pour manipuler le liquide, ainsi que des fils pour activer ces pompes - tous ces matériaux sont difficiles à réduire à l'échelle micro. Des chercheurs de l'université du Minnesota Twin Cities ont réussi à créer un dispositif microfluidique qui fonctionne sans tous ces composants encombrants.
"Les chercheurs ont obtenu d'excellents résultats en matière de mise à l'échelle des dispositifs électroniques, mais la capacité à manipuler des échantillons liquides n'a pas suivi", a déclaré Sang-Hyun Oh, professeur au département de génie électrique et informatique de l'université du Minnesota à Twin Cities et auteur principal de l'étude. "Il n'est pas exagéré de dire qu'un système de pointe de laboratoire sur puce microfluidique demande beaucoup de travail pour être assemblé. Nous nous sommes demandé si nous pouvions nous débarrasser complètement du matériel de couverture, des fils et des pompes et simplifier les choses."
De nombreuses technologies de laboratoire sur puce fonctionnent en déplaçant des gouttelettes de liquide sur une micropuce pour détecter les virus pathogènes ou les bactéries présents dans l'échantillon. La solution des chercheurs de l'université du Minnesota s'inspire d'un phénomène réel particulier que les buveurs de vin connaissent bien : les "jambes", c'est-à-dire les longues gouttelettes qui se forment à l'intérieur d'une bouteille de vin en raison de la tension superficielle provoquée par l'évaporation de l'alcool.
À l'aide d'une technique mise au point par le laboratoire de Oh au début des années 2010, les chercheurs ont placé de minuscules électrodes très proches les unes des autres sur une puce de 2 cm sur 2 cm, ce qui génère de puissants champs électriques qui tirent les gouttelettes à travers la puce et créent une "jambe" de liquide similaire pour détecter les molécules qui s'y trouvent.
Comme les électrodes sont placées très près les unes des autres (avec seulement 10 nanomètres d'espace entre elles), le champ électrique résultant est si puissant que la puce n'a besoin que de moins d'un volt d'électricité pour fonctionner. Cette tension incroyablement faible a permis aux chercheurs d'activer la puce de diagnostic en utilisant les signaux de communication en champ proche d'un smartphone, la même technologie que celle utilisée pour le paiement sans contact dans les magasins.
C'est la première fois que des chercheurs ont pu utiliser un smartphone pour activer sans fil des canaux étroits sans structures microfluidiques, ouvrant la voie à des dispositifs de diagnostic à domicile moins chers et plus accessibles.
"Il s'agit d'un nouveau concept très intéressant", a déclaré Christopher Ertsgaard, auteur principal de l'étude et ancien élève du CSE (doctorat en ECE en 20). "Au cours de cette pandémie, je pense que tout le monde a réalisé l'importance des diagnostics à domicile, rapides et sur le lieu de soins. Et il existe des technologies disponibles, mais nous avons besoin de techniques plus rapides et plus sensibles. Avec la mise à l'échelle et la fabrication à haute densité, nous pouvons apporter ces technologies sophistiquées aux diagnostics à domicile à un coût plus abordable."
Le laboratoire de M. Oh travaille avec la jeune entreprise du Minnesota GRIP Molecular Technologies, qui fabrique des appareils de diagnostic à domicile, pour commercialiser la plate-forme de micropuces. La puce est conçue pour avoir de larges applications pour la détection de virus, d'agents pathogènes, de bactéries et d'autres biomarqueurs dans des échantillons liquides.
"Pour avoir un succès commercial, les diagnostics à domicile doivent être peu coûteux et faciles à utiliser", a déclaré Bruce Batten, fondateur et président de GRIP Molecular Technologies. "Le mouvement des fluides à basse tension, comme ce que l'équipe du professeur Oh a réalisé, nous permet de répondre à ces deux exigences. GRIP a eu la chance de collaborer avec l'Université du Minnesota pour le développement de notre plateforme technologique. Lier la recherche fondamentale et la recherche translationnelle est crucial pour développer un pipeline de produits innovants et transformationnels."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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