Les patchs semblent faire fureur ces jours-ci. Il existe des patchs contraceptifs, des patchs à la nicotine et des patchs médicinaux transdermiques, pour n'en nommer que quelques-uns. Désormais, une équipe de chercheurs dirigée par Beomjoon Kim de l'Institut des sciences industrielles de l'Université de Tokyo a développé un patch d'aiguilles connecté à un capteur en papier pour diagnostiquer des conditions telles que le prédiabète. Heureusement, ce patch ne multiplie pas la douleur et l'inconfort d'une seule aiguille hypodermique. En fait, ces micro-aiguilles sont indolores et biodégradables.
Les chercheurs ont essayé de développer un moyen pratique d'utiliser les micro-aiguilles – de minuscules aiguilles de moins de 1 mm de longueur – pour le suivi médical de routine à faire soi-même. Les micro-aiguilles sont si courtes qu'elles restent dans la peau et n'entrent en contact avec aucun neurone, ce qui signifie qu'elles ne causent aucune douleur. Plutôt que d'extraire le sang, ils aspirent un liquide dans la peau qui contient la plupart des biomarqueurs importants recherchés par les tests sanguins. Il existe plusieurs types de micro-aiguilles, mais jusqu'à présent, fabriquer un appareil pratique qui analyse rapidement le fluide s'est avéré insaisissable.
Nous avons surmonté ce problème en développant un moyen de combiner des micro-aiguilles poreuses avec des capteurs à base de papier. Le résultat est peu coûteux, jetable et ne nécessite aucun instrument supplémentaire. «
Beomjoon Kim, Institut des sciences industrielles, Université de Tokyo
Pour fabriquer le patch, les chercheurs ont d'abord fabriqué les micro-aiguilles en versant un mélange fondu d'un polymère biodégradable et de sel dans les cavités en forme de cône d'un micro-moule tout en appliquant de la chaleur. Ensuite, ils ont retourné le moule et les aiguilles à l'envers et les ont placés sur un morceau de papier, cette fois en appliquant une haute pression d'en haut. La haute pression a forcé le mélange dans les pores du papier, sécurisant la fixation et permettant au fluide aspiré à travers les aiguilles de passer sans effort dans le papier. Après avoir été retirées du moule, les aiguilles ont été refroidies dans une solution qui a aspiré tout le sel, laissant derrière eux des milliers de trous, ou pores, par lesquels le fluide s'écoule sur son chemin vers le papier. La concentration de sel était un facteur clé qu'ils devaient optimiser, en testant plusieurs concentrations de sel pour déterminer le degré de porosité des micro-aiguilles. Pour terminer le patch, ils ont utilisé du ruban adhésif double face pour fixer un capteur de glucose en papier sur la base en papier de la matrice d'aiguilles.
L'équipe a testé le patch sur un gel d'agarose dans lequel le glucose avait été dissous. Le fluide du gel s'écoulait du gel dans les micro-aiguilles poreuses, et de là dans le papier et la couche de capteur. La concentration de glucose a été enregistrée avec précision sous forme de changements de couleur dans le papier.
Les patchs sont jetables, biodégradables et leur utilisation ne nécessite aucune expertise ou formation médicale. Ils sont également biocompatibles, ce qui signifie qu'il n'y a aucun problème s'il en reste dans la peau lorsque le patch est retiré.
«Bien sûr, les tests de prédiabète ne sont qu'une application de la technologie», déclare le premier auteur Hakjae Lee. « Le capteur à base de papier peut varier en fonction du biomarqueur que vous souhaitez surveiller. »
Après ce succès, la prochaine étape sera de tester la praticité du dispositif avec des participants humains et de développer des configurations pour surveiller d'autres substances, et à son tour, déterminer la présence d'autres conditions.
La source:
Institut des sciences industrielles, Université de Tokyo
Référence du journal:
Lee, H., et coll. (2020) Micro-aiguilles poreuses sur un papier pour le test de dépistage du prédiabète. Dispositifs médicaux et capteurs. doi.org/10.1002/mds3.10109.
