Voir les concentrations de toxines à l'œil nu
Un nouveau test détecte des composés pour le diagnostic des maladies et la surveillance de l'environnement
Des chercheurs de la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) de Harvard ont mis au point une méthode rapide et rentable pour analyser des liquides afin de détecter une famille omniprésente de composés chimiques connus sous le nom d'amphiphiles, qui sont utilisés pour détecter des maladies telles que la tuberculose et le cancer à un stade précoce, ainsi que pour détecter des toxines dans les médicaments, les aliments, les dispositifs médicaux et les réserves d'eau.
Image de fluorescence des amphiphiles concentrés aux bords des micropiliers sur une surface microstructurée.
Image courtesy of the Aizenberg Lab/Harvard SEAS
L'étalon-or actuel pour le dépistage des endotoxines, un type courant d'amphiphiles qui peut contaminer l'eau et provoquer des maladies graves et la mort, nécessite l'utilisation de composés que l'on ne trouve que dans le sang des limules, ce qui rend le processus coûteux et non durable. Les alternatives moins chères sont loin d'être assez sensibles pour détecter les amphiphiles à des niveaux significatifs.
Le nouveau test, mis au point par Joanna Aizenberg, titulaire de la chaire Amy Smith Berylson en science des matériaux et professeur de chimie et de biologie chimique à la SEAS, et Xiaoguang Wang, ancien boursier postdoctoral du laboratoire d'Aizenberg et désormais professeur adjoint en génie chimique et biomoléculaire à l'université d'État de l'Ohio, utilise des gouttelettes roulantes sur des surfaces microstructurées pour détecter les amphiphiles à des concentrations ultra-faibles.
L'équipe de recherche a démontré cette technique pour détecter les niveaux d'endotoxines amphiphiles pathogènes dans l'eau, des composés qui peuvent être toxiques même à des concentrations extrêmement faibles.
La surface microstructurée est constituée de milliers de micropiliers circulaires, recouverts uniformément de molécules auto-assemblées à longue queue, créant une interface lisse et sans friction, sauf sur les bords des micropiliers. Là, il y a des lacunes dans le revêtement, comme des nids de poule moléculaires. Lorsqu'une gouttelette roule sur la surface, si elle ne possède pas de molécules amphiphiles, elle heurtera un nid-de-poule et s'arrêtera, incapable de surmonter la friction du bord désordonné.
Mais une gouttelette contenant des niveaux plus élevés d'amphiphiles continuera à rouler parce que les molécules amphiphiles s'assembleront avec des molécules à longue queue et rempliront les trous de la surface - comme un finisseur qui lisse la surface d'une route. Dans le cas des endotoxines, à mesure que les molécules amphiphiles se déposent sur la surface, elles se connectent à d'autres molécules amphiphiles dans la gouttelette, construisant des composés de plus en plus grands qui finissent par ralentir et arrêter la gouttelette. L'endroit où la gouttelette s'arrête sur la surface indique le nombre de nids de poule qu'elle a réparés, et donc la concentration d'amphiphiles.
"Nos surfaces constituent une méthode rapide et portable de détection des amphiphiles dans les gouttelettes que vous pouvez voir à l'œil nu", a déclaré M. Aizenberg. "Aucune autre méthode ne permet la détection à des niveaux aussi faibles que ceux que nous observons dans nos tests, sans utiliser d'équipement coûteux ou sophistiqué."
Les chercheurs ont également développé un modèle pour prédire comment différents composés amphiphiles à différentes concentrations interagiraient avec la surface structurée. En modifiant la taille, la forme et la distance entre les piliers, ainsi que le revêtement moléculaire, la surface peut être réglée pour détecter des types spécifiques d'amphiphiles à des concentrations spécifiques.
"Notre méthode est largement applicable à tout type d'amphiphile", a déclaré Wang. "Avec cette méthode générale, nous détectons déjà les endotoxines à des niveaux pertinents pour les tests de qualité de l'eau, mais le test peut également être optimisé pour détecter des concentrations encore plus faibles."
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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