Des scientifiques de l’Université du Michigan, aux États-Unis, ont récemment mis au point un dispositif de biodétection à base de nanoparticules d’or pour la détection rapide et ultrasensible du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) dans les établissements de soins. L’étude est actuellement disponible sur le medRxiv* serveur de préimpression.
Sommaire
Arrière plan
La détection de l’ARN du SRAS-CoV-2 dans des échantillons respiratoires par transcription inverse-amplification en chaîne par polymérase (RT-PCR) est considérée comme l’étalon-or pour le diagnostic de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
Bien que très sensible et spécifique, la RT-PCR est coûteuse et prend du temps et nécessite un personnel qualifié pour effectuer la procédure complexe. Ces facteurs rendent la RT-PCR inadaptée au diagnostic de COVID-19 dans les établissements de soins.
Dans l’étude actuelle, les scientifiques ont décrit le développement d’un test de biocapteur COVID-19 rapide et sensible basé sur un nano-assemblage qui ne nécessite aucun traitement d’échantillon.
Développement d’essais
Un dispositif de biodétection portatif a été développé dans le cadre de l’étude pour détecter et quantifier rapidement et avec précision les particules de SRAS-CoV-2 dans les établissements de soins. Le test n’impliquait qu’une seule étape de mélange réactif-échantillon qui a conduit à la construction spontanée d’un réseau de nanoparticules d’or entourant une particule virale par auto-assemblage.
Plus précisément, le test contenait des nanoparticules d’or conjuguées à des anticorps en tant que nanosondes plasmoniques qui se lient spécifiquement à la protéine de pointe du SRAS-CoV-2, conduisant à la formation d’une nanostructure hybride nanoparticule-virus d’or auto-assemblée, appelée la particule plasmo-virus. .
L’interaction optique entre les particules de plasmovirus induit un fort couplage plasmonique multimode, conduisant à la génération de multiples pics de résonance plasmon de surface localisés. Les intensités de ces pics diffèrent avec le nombre de particules virales présentes dans l’échantillon. Ainsi, la mesure des intensités maximales a permis de quantifier les particules virales dans l’échantillon avec une faible limite de détection.
Le dispositif de biodétection portatif au point de service construit dans le cadre de l’étude comprenait une unité micro-optoélectronique avec une biopuce, un microcontrôleur et une unité de transfert de données pilotée par logiciel d’application pour smartphone.
L’appareil fonctionnant sur smartphone a été utilisé pour effectuer une détection basée sur le nano-assemblage du SRAS-CoV-2 dans un petit volume de milieu de transport viral, qui est utilisé pour transférer le virus en toute sécurité. Plus précisément, le dispositif mesure la variation de la transmission de la lumière à travers l’échantillon à l’aide d’un photodétecteur semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire.
Le mode d’action de l’ensemble du système impliquait le mélange d’une solution de réactif de nanosonde plasmonique avec un milieu contenant du virus, suivi du chargement du mélange sur la biopuce, de l’insertion de la biopuce dans le dispositif de biodétection intégré au point de service, et enfin, le détection du signal de photocourant. Un logiciel sur mesure a été utilisé pour la surveillance en temps réel du signal via un smartphone.
Efficacité diagnostique du dispositif de biodétection
Différentes quantités de particules virales ont été utilisées pour déterminer la cohérence du dispositif de biodétection. Étant donné que la particule de plasmovirus a des modes multi-plasmoniques aux longueurs d’onde de 532 nm et 780 nm, le changement de signal de photocourant normalisé a été mesuré à ces deux longueurs d’onde.
Une courbe d’étalonnage multimode standard a été préparée à l’aide des valeurs du signal photocourant, ce qui a montré que le dispositif de biodétection a une cohérence élevée dans la quantification précise des particules de SRAS-CoV-2 avec une faible limite de détection.
Différents types de milieux contenant des virus, y compris une solution saline tamponnée au phosphate (PBS), la salive et le milieu de transport viral, ont été utilisés pour comparer la limite de détection de ces milieux. Les résultats ont révélé que la cohérence de détection du dispositif de biodétection reste élevée, quels que soient les types de supports utilisés.
La spécificité de l’appareil a été déterminée en mesurant les signaux de photocourant pour des échantillons contenant une microphase, le virus de la mosaïque du niébé, des nanoparticules de SiO2 ou le SARS-CoV-2 à différentes concentrations. Les résultats ont révélé que l’appareil détecte spécifiquement le SARS-CoV-2, indiquant que les nanosondes plasmoniques ciblant le SARS-CoV-2 ne réagissent pas de manière croisée avec d’autres particules testées.
Importance de l’étude
L’étude décrit le développement et la validation d’un test basé sur l’assemblage de nanoparticules d’or et de particules virales qui détecte de manière cohérente et précise le SRAS-CoV-2 dans les établissements de soins. Le test ne nécessite pas de traitement laborieux et chronophage des échantillons et peut diagnostiquer de manière rentable le COVID-19 en 10 minutes.
Le dispositif de biodétection portatif fonctionnant sur smartphone permet une surveillance en temps réel des signaux générés par le test en présence de SARS-CoV-2 dans des échantillons cliniquement pertinents.#
*Avis important
medRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
