"Tiny Lab" implanté sous la peau transmet des niveaux de marqueurs sanguins

Des scientifiques suisses ont mis au point un "petit laboratoire" sur une puce qui, une fois implanté sous la peau, peut suivre jusqu'à cinq substances dans le sang et les transmettre sans fil à un smartphone ou à un autre appareil. Ils suggèrent que l'appareil pourrait être prêt à être commercialisé dans quatre ans et qu'il pourrait être utilisé de nombreuses façons, notamment en aidant les médecins à surveiller les patients en chimiothérapie.
D'autres équipes ont mis au point des dispositifs implantables similaires, mais l'équipe de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) affirme que leur équipe est la première à surveiller plusieurs marqueurs de sang en même temps.
Les chefs d’équipe Giovanni de Micheli et Sandro Carrara affirment qu’ils continuent d’expérimenter le prototype, mais qu’il peut détecter de manière fiable plusieurs substances tracées fréquemment.

Patch Implant et Peau

L'appareil comprend deux parties: le "petit laboratoire" qui est implanté sous la peau et un "patch intelligent", qui se trouve près de l'implant à l'extérieur de la peau.
L'implant mesure 14 mm sur 2 mm et contient cinq capteurs de taille nanométrique. Il est inséré dans le tissu interstitiel juste sous la peau de l'abdomen, ou des bras ou des jambes, avec une aiguille.
Le patch intelligent a à peu près la taille d’une carte de crédit et permet deux choses: fournir une puissance de 1/10 Watt à l’implant via une induction à travers la peau (donc pas besoin de chirurgie lorsque les piles doivent être remplacées). ondes radio de l'implant qu'il traite et transmet ensuite via Bluetooth.
L’équipe a déjà testé le dispositif sur cinq substances différentes et a montré qu’il était aussi fiable pour les mesurer que les tests sanguins traditionnels.

Défi de conception impliquant de nombreuses disciplines

Le projet de développement de l'appareil fait partie de l'initiative Swiss Nano-Tera, qui vise à rassembler des chercheurs de différentes disciplines de l'environnement et de la médecine. L'équipe qui a développé ce prototype comprend des experts en électronique, en informatique, en biologie et en médecine.

Les nanocapteurs sont une caractéristique clé de la technologie de l'appareil. Les scientifiques ont pris grand soin de leur développement.
La surface de chaque capteur est recouverte d'une enzyme qui capture le composé cible, par exemple le lactate, le glucose ou l'ATP.
De Micheli dit:
"Potentiellement, nous pourrions détecter à peu près n'importe quoi, mais les enzymes ont une durée de vie limitée, et nous devons les concevoir pour durer le plus longtemps possible."
À l'heure actuelle, les enzymes durent environ six semaines, ce qui est assez long pour de nombreuses applications, explique De Micheli. De plus, l'implant étant trop petit, il n'est pas difficile de le retirer et de le remplacer par un nouveau.
Un autre défi pour la conception était l'électronique, en particulier la minuscule bobine électrique qui reçoit du courant inductif du patch.
"Il n'était pas facile d'obtenir un système comme celui-ci pour travailler sur un dixième de watt seulement", explique De Micheli.

Lui et ses collègues espèrent que l'appareil sera disponible dans le commerce d'ici 4 ans.

Les applications potentielles incluent la chimiothérapie personnalisée

Les scientifiques pensent que le dispositif aidera les médecins à fournir des soins plus personnalisés à leurs patients que les tests sanguins traditionnels ne peuvent le faire.
Ils seront en mesure de surveiller les patients en continu, ce qui représente un grand avantage lors du traitement de personnes souffrant d'une maladie chronique ou subissant une chimiothérapie, par exemple.
À l'heure actuelle, les oncologues surveillent les progrès des patients cancéreux et leur tolérance à la posologie pendant la chimiothérapie, au moyen d'analyses sanguines régulières.
De Micheli s'attend à ce que l'appareil les aide à administrer la dose optimale beaucoup plus facilement.
"Il permettra une surveillance directe et continue basée sur la tolérance individuelle du patient, et non sur des tableaux d'âge et de poids ou des analyses sanguines hebdomadaires", explique-t-il.
Une autre utilisation potentielle de l'implant est que la surveillance des substances dans le corps peut anticiper le besoin d'une intervention ou d'un médicament, en envoyant des alertes lorsque les niveaux atteignent un point critique.
Dans une interview vidéo, Carrara donne l'exemple de quelques heures avant un événement cardiaque comme une crise cardiaque, les métabolites sont libérés dans la circulation sanguine. L'appareil pourrait être amorcé pour détecter ces métabolites et envoyer une alerte.
Une autre application potentielle est d'aider les diabétiques à contrôler leur glycémie.
Les résultats de la recherche sont présentés le 20 mars lors de la conférence Design, Automation et Test in Europe (DATE 13).
Des scientifiques britanniques ont récemment dévoilé un autre exemple de chimiothérapie personnalisée, qui suggère qu'un test sanguin permettant de suivre des fragments d'ADN excrétés par des cellules tumorales mourantes pourrait un jour être utilisé pour surveiller la réaction des patients au traitement du cancer.

Écrit par Catharine Paddock PhD