Des chercheurs sud-coréens ont développé avec succès un capteur portable capable de détecter les drogues illégales dans la sueur en utilisant la technologie des nanomatériaux qui amplifie le signal optique des stupéfiants en un matériau flexible porté par le corps. Dirigée par le Dr Ho Sang Jung, l’unité de recherche fait partie de l’Institut coréen de la science des matériaux (KIMS), un institut de recherche financé par le gouvernement et relevant du ministère des Sciences et des TIC.
La technologie permet une détection rapide et très sensible des médicaments: le patch sudoripare est attaché à la peau pendant un certain temps, puis irradié avec de la lumière pour le test. Cela ne prend qu’une minute sans nécessiter de processus supplémentaire.
Le processus traditionnel de détection des médicaments nécessite une méthode complexe d’extraction des composants suspects de médicaments à partir d’échantillons biologiques, y compris les cheveux, le sang et l’urine, puis l’analyse des médicaments par chromatographie en phase gazeuse ou liquide-spectrométrie de masse (GC / MS ou LC / MS). Cela prend plus de temps de test et nécessite une grande salle pour l’instrument et des techniciens qualifiés. Bien que les kits rapides puissent détecter les médicaments dans l’urine, ils ne détectent qu’un seul composant dans un seul test et ont une faible sensibilité.
Dans le cas des athlètes, des tests antidopage sont effectués pour détecter des substances interdites dans le sang et l’urine. Les analyses de sang sont souvent évitées en raison des préoccupations concernant la baisse des performances sportives, et les analyses d’urine peuvent violer les droits de l’homme car le testeur doit observer la miction de l’athlète. Pour les grands événements sportifs tels que les Jeux Olympiques, il est difficile de tester tous les participants.
Les chercheurs se sont concentrés sur la sueur qui n’est pas invasive et relativement exempte de problèmes de droits humains. Cependant, seule une petite quantité de substances est rejetée dans la sueur, même si la sueur contient divers médicaments pris, il a donc fallu développer une technologie de capteur très sensible pour une meilleure détection.
La détection hautement sensible de l’équipe a utilisé la technologie de diffusion Raman améliorée en surface capable d’améliorer le signal Raman des substances chimiques de 1010 fois et plus. Comme le signal de diffusion Raman inclut le signal spécifique des molécules, l’identification intuitive des substances est possible quel que soit le médicament déchargé.
Les chercheurs ont prêté attention à la protéine de cocon, un matériau flexible et portable pour développer un capteur optique portable. Une solution de fibroïne de soie, une protéine naturelle, a été extraite du cocon de vers à soie pour former un film épais de 160 nanomètres (nm). Le film a été revêtu d’un nanofil d’argent de 250 nanomètres (nm) d’épaisseur et transféré sur le patch médical qui peut être fixé à la peau.
Une fois que le patch absorbe la sueur, la substance médicamenteuse contenue dans la sueur pénètre dans le capteur portable et atteint le nanofil d’argent. En irradiant le laser Raman sur le patch, le médicament peut être détecté en temps réel sans retirer le capteur.
Cette technologie peut aider à résoudre des problèmes sociaux tels que la distribution et l’abus de drogues liés aux célébrités, les transactions de drogue dans les clubs et la consommation de substances interdites par les athlètes. Le coût de production étant inférieur à 50 cents par pièce, il peut être utilisé pour un programme antidopage comme une enquête de recensement complète lors de grands événements sportifs tels que les Jeux olympiques.
Comme on l’a vu dans les crimes récents liés à la drogue, la Corée n’est plus un pays sans drogue. La technologie mise au point permettrait de surmonter les limites technologiques relatives à l’identification de la consommation de drogues et de substances interdites et permettrait la détection des drogues sans problèmes invasifs et éthiques.
Dr Ho Sang Jung, chef de l’unité de recherche, Conseil national de la recherche scientifique et technologique
Ces travaux ont été soutenus par le Programme de recherche fondamentale de l’Institut coréen des sciences des matériaux (KIMS) et financés par le Ministère des sciences et des TIC (MSIT). L’article expliquant les résultats a été publié dans Matériaux appliqués et interfaces ACS, une revue universitaire de renommée mondiale le 6 janvier 2021. La technologie a été brevetée en Corée du Sud et a fait l’objet d’une demande de brevet américain.
Sur la base de ce projet, les chercheurs développent activement des capteurs de santé portables qui permettent de tester rapidement les métabolites liés aux maladies.
La source:
Conseil national de la recherche scientifique et technologique
Référence du journal:
Koh, EH, et al. (2021) Un capteur de diffusion Raman amélioré en surface portable pour une détection moléculaire sans étiquette. Matériaux appliqués et interfaces ACS. doi.org/10.1021/acsami.0c18892.
