Un patch contenant des dizaines de millions de nanoneedles microscopiques pourrait bientôt remplacer les biopsies traditionnelles, ont découvert des scientifiques.
Le patch offre une alternative indolore et moins invasive pour des millions de patients dans le monde qui subissent des biopsies chaque année pour détecter et surveiller les maladies comme le cancer et la maladie d'Alzheimer.
Les biopsies sont parmi les procédures de diagnostic les plus courantes dans le monde, effectuées des millions de fois chaque année pour détecter les maladies. Cependant, ils sont invasifs, peuvent provoquer des douleurs et des complications et peuvent dissuader les patients de rechercher un diagnostic précoce ou des tests de suivi. Les biopsies traditionnelles éliminent également les petits morceaux de tissu, limitant la fréquence à laquelle et dans quelle mesure les médecins peuvent analyser les organes malades comme le cerveau.
Maintenant, les scientifiques du King's College London ont développé un patch nanoneedle qui recueille sans douleur les informations moléculaires de tissus sans les éliminer ni les endommager. Cela pourrait permettre aux équipes de soins de santé de surveiller les maladies en temps réel et d'effectuer plusieurs tests reproductibles de la même zone – quelque chose d'impossible avec des biopsies standard.
Parce que les nanoneedles sont 1 000 fois plus minces que les cheveux humains et ne éliminent pas les tissus, ils ne causent aucune douleur ni dommage, ce qui rend le processus moins douloureux pour les patients par rapport aux biopsies standard. Pour beaucoup, cela pourrait signifier un diagnostic plus précoce et une surveillance plus régulière, transformant la façon dont les maladies sont suivies et traitées.
Le Dr Ciro Chiappini, qui a dirigé la recherche publiée aujourd'hui dans Nanotechnologie de la naturea déclaré: « Nous travaillons sur des nanoneedles depuis douze ans, mais c'est notre développement le plus excitant à ce jour. Il ouvre un monde de possibilités pour les personnes atteintes de cancer du cerveau, d'Alzheimer et de faire progresser la médecine personnalisée. Cela permettra aux scientifiques – et éventuellement des cliniciens – d'étudier les maladies en temps réel comme jamais auparavant. »
Le patch est couvert de dizaines de millions de nanoneedles. Dans les études précliniques, l'équipe a appliqué le patch aux tissus du cancer du cerveau tirés des biopsies humaines et des modèles de souris. Les nanoneedles ont extrait les « empreintes digitales '' moléculaires – y compris les lipides, les protéines et les ARNm – des cellules, sans éliminer ou nuire au tissu.
L'empreinte tissulaire est ensuite analysée en utilisant la spectrométrie de masse et l'intelligence artificielle, donnant aux équipes de santé détaillées de savoir si une tumeur est présente, comment elle réagit au traitement et comment la maladie progresse au niveau cellulaire.
Le Dr Chiappini a déclaré: « Cette approche fournit des informations moléculaires multidimensionnelles de différents types de cellules dans le même tissu. Les biopsies traditionnelles ne peuvent tout simplement pas le faire. Et parce que le processus ne détruit pas le tissu, nous pouvons échantillonner les mêmes tissus plusieurs fois, ce qui était auparavant impossible. »
Cette technologie pourrait être utilisée pendant la chirurgie cérébrale pour aider les chirurgiens à prendre des décisions plus rapides et plus précises. Par exemple, en appliquant le patch dans une zone suspecte, des résultats pourraient être obtenus dans les 20 minutes et guider les décisions en temps réel concernant l'élimination des tissus cancéreux.
Fabriqués en utilisant les mêmes techniques de fabrication que les puces informatiques, les nanoneedles peuvent être intégrés dans des dispositifs médicaux courants tels que les bandages, les endoscopes et les lentilles de contact.
Le Dr Chippani a ajouté: « Cela pourrait être le début de la fin pour les biopsies douloureuses. Notre technologie ouvre de nouvelles façons de diagnostiquer et de surveiller la maladie en toute sécurité et sans douleur – aider les médecins et les patients à prendre de meilleures décisions plus rapides. »
La percée a été possible grâce à une étroite collaboration entre les nano-ingénieurs, l'oncologie clinique, la biologie cellulaire et le domaine de l'intelligence artificielle, apportant des outils et des perspectives essentiels qui, ensemble, ont débloqué une nouvelle approche des diagnostics non invasifs.
L'étude a été soutenue par le Conseil européen de recherche par le biais de son programme de subventions phares, Wellcome Leap, et de l'EPSRC et du MRC de l'UKRI, qui permettait l'acquisition d'une instrumentation analytique clé.
