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Smartphones pour diagnostiquer les maladies en temps réel
Une équipe des États-Unis met au point un système de diagnostic de la maladie basé sur la nanotechnologie, qui ne nécessitera qu'un smartphone et un objectif de 20 dollars pour lire les résultats. Bien qu'il reste des défis à surmonter, ils espèrent que le résultat final sera un outil de diagnostic abordable pouvant être utilisé sur le terrain.
Le nouveau système a été créé par Jiming Bao, professeur adjoint d’ingénierie électrique et informatique, et Richard Willson, professeur d’ingénierie chimique et biomoléculaire à l’Université de Houston au Texas.
Le journal ACS Photonique Ils ont récemment publié un article qu'ils ont écrit, avec d'autres collègues, sur la méthode de biosensibilité des nanotechnologies au c?ur du système.
La conception essentielle du système est un dispositif de bio-détection couplé à un microscope simple capable de lire les résultats. Les caractéristiques de la nanotechnologie dans la partie de la biosensibilité et le smartphone - amélioré avec un objectif abordable - pourraient être la partie microscopique, affirment les chercheurs.
Dans leur étude, ils décrivent comment ils ont développé une technique de bio-détection à haut débit qui combine la transmission optique des nanoholes à la coloration à l'argent.
Le dispositif fonctionne essentiellement comme tous les outils de diagnostic: il détecte le résultat d’une réaction chimique entre un agent pathogène et une molécule qui se lie uniquement à celui-ci.
L'agent pathogène pourrait être un virus ou une bactérie et la molécule pourrait être un anticorps contre les maladies. Un bon exemple de diagnostic «ironclad» est la réaction qui se produit lorsqu'une bactérie streptococcique réagit avec un anticorps anti-streptocoque unique. Le système de diagnostic permet à la réaction de se produire et détecte le résultat d'une manière qui ne peut être confondue avec aucun autre.
Le défi consiste à mettre au point un système qui fonctionne rapidement, à moindre coût et facilement: du point de vue de la biosensibilisation, pour permettre aux réactions et aux résultats de se produire de manière unique, et du côté de l'interprétation.
Lame de verre mince avec des nanoholes transparents qui peuvent être remplis de bactéries et de virus
Du côté de la biosensibilité, l’équipe de Houston a créé une simple lame de verre et un mince film d’or contenant des milliers de nanoholes. Cela en soi était une réalisation technologique impliquant plusieurs étapes, comme l'utilisation de lasers pour couper les "franges d'interférence" sur une plaque recouverte d'un matériau photosensible, le laver, puis l'exposer à l'or évaporé.
Le résultat est une lame de verre recouverte d'une fine pellicule d'or avec des rangées et des colonnes ordonnées de nanoholes transparentes - chacune mesurant seulement 600 nanomètres - qui laissent passer la lumière. Pour mettre cela en perspective, considérons que les cheveux humains mesurent environ 60 000 nanomètres de diamètre.
L'étape était fixée pour que les agents pathogènes - bactéries et virus - peuplent les nanoholes et permettent aux réactions chimiques de se produire dans les trous. Mais voici un autre défi. Lorsque les agents pathogènes ont réagi avec les anticorps (plus quelques ingrédients ajoutés) dans les nanoholes pour produire la réaction chimique diagnostique requise, la liaison n'était pas suffisante pour bloquer la lumière.
Comme l'explique le professeur Willson:
"La chose qui se lie à l'anticorps n'est probablement pas assez grosse et grise pour assombrir ce trou, donc vous devez trouver un moyen de l'assombrir d'une manière ou d'une autre."
Ils y sont finalement arrivés en utilisant des anticorps porteurs d'enzymes qui produisent des particules d'argent lorsqu'elles sont exposées à certains produits chimiques.
Avec cette seconde série d'anticorps maintenant attachée à tout agent pathogène dans les trous, la lame entière peut alors être exposée à des produits chimiques qui encouragent la production d'argent. La lame peut être rincée 15 minutes plus tard et, grâce à l'or, les particules d'argent restent dans leurs trous et bloquent la lumière.
Et là vous avez le diagnostic requis: vous placez un échantillon de pathogène sur la lame, vous baignez la lame dans une solution contenant des anticorps que vous savez réagir de manière unique avec divers agents pathogènes, puis vous faites briller une lumière à travers les trous et si vous êtes bloqué avoir un résultat positif.
Smartphone avec appareil photo, flash et objectif connecté devient un microscope
Des chercheurs américains développent un système de diagnostic de la maladie basé sur la nanotechnologie utilisant un smartphone et une fixation de lentille de 20 dollars.
Maintenant, tout ce qui est nécessaire est un microscope pour regarder les trous et voir ceux qui ne laissent pas passer la lumière. Le professeur Willson dit qu'un microscope de base utilisé dans les écoles élémentaires serait suffisant. Et avec quelques petits ajustements, il n’ya aucune raison pour qu’un appareil photo équipé d’un flash et d’un objectif supplémentaire ne fonctionne pas.
«Certains des systèmes de diagnostic les plus avancés ont besoin de 200 000 dollars d’instrumentation pour lire les résultats», explique-t-il. «Avec cela, vous pouvez ajouter 20 dollars à un téléphone que vous avez déjà et vous avez terminé».
L'équipe reconnaît qu'il reste encore du chemin à parcourir avant de pouvoir lancer le système. Par exemple, ils doivent encore trouver un moyen de faire descendre les bactéries et les virus de l'échantillon à la surface de la lame pour obtenir des résultats suffisamment précis.
Mais ils espèrent surmonter ces défis et être en mesure de fournir aux prestataires de soins de santé sur le terrain un moyen portable, peu coûteux, précis et rapide de diagnostiquer les maladies.
Les chercheurs donnent un exemple pratique de la manière dont le système smartphone pourrait aider dans un accident industriel. Avec le système coulissant nanohole et smartphone, il serait possible d'analyser jusqu'à 10 contaminants à la fois et d'obtenir des lectures quasi instantanées, permettant ainsi aux intervenants d'évaluer le danger très rapidement.
Selon eux, un tel système pourrait être utile dans les régions pauvres où des groupes importants de personnes pourraient être soumis à un dépistage de maladies graves et répandues, comme le diabète. Comme l'explique le professeur Willson:
"Il existe de nombreuses situations où un outil de diagnostic abordable, simple à utiliser et à interpréter, pourrait être très utile.Si vos consommables et votre lecteur sont bon marché, il est beaucoup plus facile d’étendre votre système au monde réel. "
Les instituts nationaux de la santé et la fondation Welch ont aidé à financer l'étude.
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