La capacité de détecter les maladies à un stade précoce, voire de prédire leur apparition, serait d’un enormous bénéfice pour les médecins comme pour les sufferers. Une équipe de recherche dirigée par le Dr Larysa Baraban au Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) développe des dispositifs et des systèmes de biocapteurs intelligents et miniaturisés utilisant des nanomatériaux pour déterminer des biomolécules et des cellules ainsi que des réactions ou processus biochimiques comme marqueurs de maladie. La publication actuelle de l#39équipe dans Biosensors and Bioelectronics décrit le développement d#39un système de test portable de la taille d#39une paume qui peut effectuer simultanément jusqu#39à trente-deux analyses d#39un échantillon.
- Une équipe de chercheurs développe des biocapteurs miniaturisés utilisant des nanomatériaux pour détecter les agents pathogènes.
- Les biocapteurs électroniques réutilisables basés sur FET peuvent effectuer jusqu'à trente-deux analyses simultanées d'un échantillon.
- L'utilisation de nanoparticules permet d'augmenter la sensibilité des tests et de détecter différents agents pathogènes rapidement et efficacement.
Il existe diverses possibilités et mécanismes pour détecter les agents pathogènes dans les fluides corporels. Une option que Baraban étudie à l#39Institut HZDR de recherche radiopharmaceutique sur le cancer est la détection à l#39aide de transistors à effet de champ (FET) issus du domaine de l#39électronique. Le principe de fonctionnement est very simple : un courant électrique défini circule de A vers B. Ce courant peut être régulé par le potentiel électrique à la area d#39un portail, qui fonctionne comme une vanne précise et continue on. Les biomolécules liées à la maladie se lient à la surface de la porte et modifient ainsi le potentiel électrique et donc également le courant. S’il n’y a pas de changement significatif dans le courant, aucune biomolécule ne s’est liée à la surface area du capteur. D’un autre côté, une modification du courant signifie que des molécules liées à une maladie peuvent être détectées à la surface area du capteur. Ces biocapteurs peuvent être conçus pour détecter spécifiquement différentes biomolécules. Différents brokers pathogènes provoquent des potentiels électriques différents et donc des courants différents. Les cellules cancéreuses provoquent un courant différent de celui, par exemple, d#39un virus de la grippe.
Développement de transistors réutilisables
L’inconvénient majeur des biocapteurs électroniques traditionnels basés sur FET est que les surfaces de examination ne sont pas réutilisables et que le transistor entier doit être jeté après chaque échantillonnage. Comme les transistors contiennent des matériaux semi-conducteurs coûteux, ce processus est à la fois coûteux et nocif pour l#39environnement. Pour cette raison, Baraban et son département de nano-microsystèmes pour les sciences de la vie sont allés additionally loin et ont tenté de mesurer les changements de potentiel non pas directement sur la floor du transistor, mais sur une électrode séparée connectée à la grille du transistor. « Cela nous donne la possibilité d#39utiliser le transistor plusieurs fois. Nous séparons la grille et l#39appelons » porte étendue « , c#39est-à-dire une extension du système de exam. »
Mais ce n#39est pas tout. L#39équipe a pensé encore as well as loin et a relevé un autre défi : « Nous aimerions bien sûr que ce système puisse effectuer plusieurs analyses en même temps. » Les chercheurs ont réussi à développer des portes étendues avec trente-deux plages de test. Baraban explique : « Cela signifie qu#39un échantillon peut être testé simultanément sur chacun des tampons pour détecter un agent pathogène différent. »
Les scientifiques ont d#39abord démontré le principe de fonctionnement en utilisant l#39interleukine-6 (IL-6), une molécule responsable de la communication entre les cellules immunitaires. « Qu#39il s#39agisse d#39un easy rhume ou d#39un most cancers, la concentration d#39IL-6 alter. Différentes maladies ainsi que différents stades d#39une maladie produisent des tableaux cliniques différents. C#39est pourquoi l#39IL-6 est très bien adaptée comme marqueur. »
Des nanoparticules pour augmenter la sensibilité
Afin de rendre la méthode encore in addition sensible, l#39équipe de Baraban a également utilisé des nanostructures. Les nanoparticules concentrent ou localisent la demand pour amplifier le sign de pressure. « La sensibilité des checks est considérablement in addition élevée que lorsque nous travaillons sans nanoparticules. » Comme des kits de nanoparticules prêts à l’emploi pour la recherche sont désormais disponibles sur le marché, cette méthode est uncomplicated à utiliser. Les scientifiques du HZDR travaillent actuellement avec des nanoparticules d#39or. À l’avenir, ils aimeraient également étudier d’autres nanoparticules.
Les recherches en cours ont abouti à la création d#39un système de exam fonctionnel et pratique, composé d#39un transistor et de trente-deux tampons de exam, permettant de détecter différents agents pathogènes en très peu de temps. À l#39avenir, le système de examination décrit pourrait, par exemple, être utilisé pour suivre les progrès des immunothérapies chez les clients atteints de cancer. Une autre possibilité serait de prédire dès le début la gravité et l’évolution d’une maladie virale telle que la grippe ou le COVID-19. Par rapport aux systems existantes, le nouveau système est additionally rentable et furthermore rapide. C#39est pourquoi Baraban et son équipe espèrent désormais susciter l#39intérêt du secteur commercial.
