Vous avez de la toux, des maux de gorge et de la congestion ? Un certain nombre de virus respiratoires pourraient être responsables. Les tests conventionnels peuvent identifier certains coupables probables en s’appuyant sur des réactions chimiques, mais certains chercheurs souhaitent échanger la chimie contre des changements électriques détectés par les nanomatériaux. Aujourd’hui, les scientifiques rapportent l’utilisation d’un nanomatériau d’un seul atome d’épaisseur pour construire un appareil capable de détecter simultanément la présence des virus qui causent le COVID-19 et la grippe – ; à des niveaux beaucoup plus bas et beaucoup plus rapidement que les tests conventionnels pour l’un ou l’autre.
Les chercheurs présenteront leurs résultats lors de la réunion de printemps de l’American Chemical Society (ACS). ACS Spring 2023 est une réunion hybride qui se tient virtuellement et en personne du 26 au 30 mars et propose plus de 10 000 présentations sur un large éventail de sujets scientifiques.
Les symptômes de la grippe et du COVID-19 se chevauchent considérablement, ce qui rend difficile leur distinction, note Deji Akinwande, Ph.D., qui présente les travaux lors de la réunion.
Lorsque ces deux virus circulent ensemble comme ils l’ont fait plus tôt cet hiver, il serait extrêmement utile d’avoir un capteur capable de détecter simultanément si vous avez le COVID, la grippe, aucune des réponses ci-dessus ou les deux. »
Deji Akinwande, Ph.D.
Akinwande, qui est à l’Université du Texas à Austin, dit que l’appareil que lui et ses collègues développent pourrait également être modifié pour tester d’autres infections.
Le groupe, y compris Dmitry Kireev, Ph.D., postdoctorant dans le laboratoire d’Akinwande, a construit le capteur COVID-19 et la grippe en utilisant du graphène, une seule couche d’atomes de carbone disposés selon un motif en treillis hexagonal. Son extrême finesse rend le graphène très sensible à toute modification électrique de son environnement. Akinwande et d’autres chercheurs voient un énorme potentiel dans son utilisation et d’autres nanomatériaux similaires pour créer des capteurs pour de nombreuses applications différentes.
« Ces nanomatériaux ultra-minces détiennent généralement le record de la meilleure sensibilité, même jusqu’à la détection d’atomes uniques, et ils peuvent améliorer la capacité de détecter de très petites quantités de pratiquement tout ce qui doit être détecté, qu’il s’agisse de bactéries ou de virus, dans gaz ou dans le sang », dit Akinwande.
Auparavant, son groupe avait déclaré avoir conçu un tatouage temporaire à base de graphène capable de surveiller la tension artérielle. Le tatouage est constitué de paires de capteurs placés le long des artères du bras. Une moitié de chaque paire envoie un courant électrique que son partenaire détecte. Ce signal est utilisé pour déterminer le débit sanguin.
Pour construire le capteur d’infection, les chercheurs ont dû faire réagir le graphène à la présence d’une protéine virale. Pour ce faire, ils se sont tournés vers le système immunitaire, qui produit des anticorps qui sont affinés pour reconnaître et s’accrocher à des agents pathogènes particuliers. Les chercheurs ont lié des anticorps contre le SRAS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19, et contre le virus de la grippe au graphène. Lorsqu’un échantillon d’une personne infectée est placé sur le capteur, ces anticorps se lient à leurs protéines cibles, provoquant une modification du courant électrique.
Les chercheurs ne disposaient pas des installations de sécurité nécessaires pour utiliser des virus entiers et actifs de la grippe ou du SRAS-CoV-2 pour tester le capteur d’environ un pouce carré. Pour se substituer, ils ont utilisé des protéines de ces virus délivrées dans un liquide destiné à ressembler à de la salive. Leurs résultats ont indiqué que non seulement le capteur pouvait détecter la présence des protéines, mais qu’il pouvait le faire lorsqu’elles étaient présentes en quantités extrêmement faibles. Cette sensibilité suggère que le capteur pourrait être utilisé pour détecter les particules virales beaucoup plus rares trouvées dans l’haleine, dit Akinwande.
Le capteur a également fonctionné rapidement, renvoyant des résultats dans les 10 secondes environ suivant la chute d’un échantillon, dit-il. En comparaison, les tests COVID-19 conventionnels peuvent prendre des minutes ou des heures, selon le type, et un double test COVID et grippe récemment autorisé par la Food and Drug Administration des États-Unis prend environ une demi-heure pour produire des résultats.
Akinwande et son groupe s’efforcent d’améliorer encore ses performances, notamment en élargissant la liste des virus qu’il peut détecter. Grâce au financement de la National Science Foundation, ils développent un capteur conçu pour tester les variantes du SRAS-CoV-2, telles que l’omicron et le delta. Alors qu’ils se concentrent actuellement sur une conception à deux variantes, le test pourrait être adapté pour en identifier simultanément encore plus, disent-ils.
