Dans une étude récente publiée dans Scientific Reports, des chercheurs ont développé un capteur permettant la détermination non invasive du glucose dans les fluides corporels tels que la salive.
Étude: Surveillance des compositions de salive pour la détection non invasive du diabète à l’aide d’un capteur multiple colorimétrique. Crédit d’image : goffkein.pro/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
Le diabète, une maladie métabolique, touche les personnes âgées de 45 ans et plus et est généralement causé par des antécédents familiaux, une mauvaise alimentation et un indice de masse corporelle (IMC) élevé.
Les problèmes de diabète tels que les amputations cardiovasculaires, rénales et de membres peuvent résulter d’un manque de contrôle. Les niveaux de glucose des patients doivent être vérifiés plusieurs fois au cours de la journée à l’aide de tests tels que la glycémie à jeun (FBG), le test oral de tolérance au glucose (OGTT) et l’hémoglobine glyquée (HbA1c).
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont conçu un capteur pour identifier les personnes diabétiques en fonction des modifications de leurs métabolites salivaires. Les performances du capteur ont été évaluées qualitativement et quantitativement, en se concentrant sur les modèles de couleurs uniques observés chez les patients diabétiques.
Un substrat en papier a été utilisé pour construire un capteur multifonctionnel permettant de détecter et de gérer rapidement le développement du diabète.
Le capteur a utilisé des porphyrazines, des colorants sensibles au pH et des nanoparticules d’argent (AgNP) pour détecter les variations de la composition salivaire entre les diabétiques et les non-diabétiques. Les réponses colorimétriques de l’analyse de la composition salivaire ont été comparées aux niveaux de glycémie à jeun (FBG) obtenus à partir d’outils de laboratoire conventionnels.
Le substrat comprend deux couches repliées l’une sur l’autre. L’échantillon salivaire a été injecté dans la première couche. Il a pénétré le substrat, réagissant avec les composants du capteur pour lier les métabolites salivaires à leurs récepteurs, provoquant un changement de couleur dans les composants du capteur visible à l’œil nu.
La construction a réduit les interférences de viscosité de la salive tout en raccourcissant la durée de l’analyse et en empêchant les éléments du dispositif capteur de bouger.
Des noyaux de cobalt, de cuivre et de zinc ont été utilisés avec des colorants organiques [combined with phenylboronic acid (PBA) and tetrabutylammonium hydroxide (TBOH)]et des nanoparticules d’argent [comprising L-arginine, chitosan, and thiomalic acid (TMA) as coating agents] ont été incorporés comme récepteurs.
L’étude visait à fournir des modèles de couleurs distincts pour les patients diabétiques, différents de ceux des individus en bonne santé.
L’analyse en composantes principales-analyse discriminante linéaire (PCA-LDA) a été réalisée pour évaluer la capacité du capteur à faire la distinction entre les individus diabétiques et non diabétiques en fonction de leurs profils métaboliques salivaires.
Pour chaque échantillon, la réponse complète du capteur a été calculée et son association avec les participants a été explorée. La répétabilité des réponses des capteurs a été étudiée en créant cinq capteurs basés sur l’origami. Les réactions, exprimées sous forme de normes euclidiennes, ont été testées pendant un certain temps pour évaluer la stabilité du capteur basé sur un réseau.
Résultats
Chaque groupe de recherche a reçu une carte couleur unique qui peut être suivie à l’aide d’un scanner. La réponse colorimétrique de l’analyse de la composition salivaire était corrélée à la valeur de glycémie à jeun (FBG) évaluée par les outils de laboratoire conventionnels.
Les individus ont été classés comme diabétiques ou non diabétiques, avec une précision de 89 %. Les performances du capteur ont augmenté en proportion directe avec la concentration du colorant.
Les meilleurs résultats ont été obtenus en utilisant un rapport molaire de 4:1 (colorant organique : réactif). Pour la collecte des données, le temps de réaction du capteur était de quatre minutes. Seuls deux macrocycles du tétrapyrrole, Zn-Pa (S2) et Cu-Pa (S3), ont réagi aux substances chimiques de la salive.
Le capteur a détecté des variations dans la concentration des métabolites. La teinte des colorants organiques mélangés au PBA était modifiée par les métabolites salivaires chez les personnes diabétiques. Les nanoparticules d’argent produites avec le chitosane se sont accumulées exclusivement en présence d’échantillons de salive diabétique et leur couleur est passée du jaune au brun.
Après avoir introduit l’acide thiomalique (TMA)-AgNP dans les sécrétions salivaires d’individus diabétiques et non diabétiques, ce phénomène a été observé. La décoloration du rouge de méthyle et du TBOH coïncidait avec les catégories de glycémie indiquées.
En raison de leurs propriétés et de leur sensibilité distinctes, les récepteurs de détection basés sur des nanoparticules permettent de mieux déterminer la glycémie avec des intervalles plus courts. La réponse du capteur n’a pas été affectée par les changements liés à l’âge.
Conclusions
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont mis en évidence le potentiel des capteurs en tant que technologies non invasives pour la surveillance continue du diabète, en particulier chez les personnes âgées. La réponse du capteur était basée sur les différences de couleur dans les récepteurs de détection, facilitant l’interprétation sans nécessiter de personnel d’exploitation.
Le capteur pourrait détecter le contenu chimique des échantillons de salive, estimer la glycémie, déterminer la mobilité et fournir des résultats reproductibles.
La facilité d’utilisation, la portabilité et la fiabilité du capteur en font une alternative potentielle aux approches conventionnelles. Cependant, en raison de la nécessité d’une centrifugation, l’utilisation actuelle du capteur est limitée aux laboratoires cliniques.
Les conceptions futures pourraient améliorer les caractéristiques structurelles du capteur salivaire en utilisant des couches supplémentaires pour le prétraitement et le filtrage. Cela permettrait une imagerie, une analyse des couleurs et un rapport de réponse finale plus rapides. L’ajout de récepteurs capables de détecter l’influence de divers médicaments pour le traitement du diabète est un autre objectif des recherches futures.
