Les patients qui consultent le médecin pour prélever un échantillon de sang sont généralement confrontés à une aiguille et une seringue et à des heures ou des jours d'attente pour obtenir les résultats d'un laboratoire.
Les chercheurs de l’Université du Colorado à Boulder espèrent changer cela grâce à un nouveau système de diagnostic portable basé sur le son, capable de fournir des résultats précis en une heure avec une simple piqûre de sang au doigt.
L'équipe décrit le système dans un nouvel article publié le 16 octobre dans la revue «Progrès scientifiques».
Nous avons développé une technologie très conviviale, qui peut être déployée dans divers contextes et qui fournit des informations de diagnostic précieuses dans un court laps de temps. »
Wyatt Shields, auteur principal, professeur adjoint au Département de génie chimique et biologique de l'Université du Colorado Boulder
Ces découvertes surviennent alors que les scientifiques s’efforcent de démocratiser les tests de diagnostic, qui peuvent être difficiles d’accès pour les habitants des zones rurales ou des pays en développement et, dans le cas des analyses de sang, effrayants pour ceux qui sont opposés aux aiguilles.
Bien que les tests rapides existants comme les tests COVID ou les tests de grossesse puissent fournir un « oui » ou un « non » rapide quant à la présence d'un biomarqueur spécifique dans le sang ou l'urine, ils ne peuvent généralement pas dire dans quelle mesure et ils ne sont pas sensibles. suffisant pour détecter de très petites quantités.
Pendant ce temps, l’étalon-or en matière d’analyses sanguines cliniques est très sensible et peut détecter des biomarqueurs rares ou rares, mais il nécessite un équipement coûteux et des techniques complexes et peut prendre des jours avant que les patients reçoivent les résultats.
Les auteurs reconnaissent que le scepticisme existe dans le domaine de la biodétection depuis la chute de la société d’analyses sanguines Theranos Inc., qui avait promis en 2015 de détecter des centaines de biomarqueurs avec une goutte de sang. Leur invention fonctionne différemment, ont-ils déclaré, et contrairement à la start-up aujourd’hui disparue, elle repose sur des expériences systématiques et des recherches évaluées par des pairs.
« Bien que ce qu'ils prétendent faire n'est pas possible pour le moment, de nombreux chercheurs espèrent que quelque chose de similaire sera possible un jour », a déclaré l'auteur principal Cooper Thome, doctorant au département. « Ce travail pourrait être un pas vers cet objectif, mais il s'appuie sur des données scientifiques auxquelles tout le monde peut accéder. »
Diagnostic sonore
Shields et Thome ont décidé de développer un outil à la fois sensible, hautement portable et facile à utiliser.
Leurs ingrédients secrets : de minuscules particules qu’ils appellent des particules à « contraste acoustique négatif fonctionnel » (fNACP) et un instrument portatif sur mesure ou « pipette acoustique » qui délivre des ondes sonores aux échantillons de sang à l’intérieur.
Thome a conçu les fNACP (essentiellement des balles en caoutchouc de la taille d'une cellule) pour être personnalisés avec des revêtements fonctionnels afin qu'ils reconnaissent et capturent un biomarqueur désigné, tel qu'un virus infectieux ou une protéine. Les particules réagissent également à la pression des ondes sonores différemment des cellules sanguines. La pipette acoustique exploite cette réponse unique.
« Nous utilisons essentiellement des ondes sonores pour manipuler les particules afin de les isoler rapidement d'un très petit volume de fluide », a déclaré Thome. « C'est une toute nouvelle façon de mesurer les biomarqueurs sanguins. »
Lorsqu'une petite quantité de sang est mélangée aux particules personnalisées et placée à l'intérieur de la pipette, des ondes sonores forcent les particules vers le côté d'une chambre où elles sont piégées à l'intérieur tandis que le reste du sang est évacué.
Les biomarqueurs restants, attachés aux particules, sont ensuite marqués avec des étiquettes fluorescentes et frappés avec des lasers pour déterminer la quantité présente.
Tout cela se produit en moins de 70 minutes dans un appareil qui tient dans la paume d’une main.
« Dans notre article, nous démontrons que ce système de pipettes et de particules peut offrir la même sensibilité et la même spécificité qu'un test clinique de référence, mais au sein d'un instrument qui simplifie radicalement les flux de travail », a déclaré Shields. « Cela nous donne la possibilité d'effectuer des diagnostics sanguins directement au chevet du patient. »
Cela pourrait être particulièrement utile pour évaluer non seulement si un patient est atteint d’une maladie infectieuse, mais également quelle est sa charge virale et à quelle vitesse elle augmente. L’appareil pourrait également potentiellement jouer un rôle dans la mesure des anticorps pour déterminer si une personne a besoin ou non d’un rappel, en testant les allergies ou en détectant les protéines associées à certains cancers.
L’étude est une preuve de concept et des recherches supplémentaires sont nécessaires avant que l’appareil puisse être commercialisé. Les auteurs ont déposé des demandes de brevet et explorent les moyens de faire fonctionner la technologie sur plusieurs patients à la fois ou de tester plusieurs biomarqueurs simultanément.
« Nous pensons que cela a beaucoup de potentiel pour résoudre certains des défis de longue date liés au fait de devoir prélever un échantillon de sang sur un patient, le transporter vers un laboratoire et attendre d'obtenir les résultats », a déclaré Shields.