Les tests d'agglutination sont des capteurs immunologiques largement utilisés basés sur des interactions antigène-anticorps qui entraînent l'agglutination de particules microscopiques recouvertes d'anticorps. Une fois l'échantillon, par exemple, le sérum d'un patient est introduit, les antigènes cibles correspondants dans l'échantillon se fixent rapidement aux sites de liaison des anticorps et les particules commencent à former des amas en raison de la capacité de l'antigène cible à se lier à différents sites simultanément. Le niveau de regroupement parmi les particules indique la quantité d'antigène présente dans un échantillon. Ces capteurs à base de particules ont été utilisés pour tester les antigènes dans un certain nombre de fluides corporels, et diagnostiquer un large éventail de maladies. Ses principaux avantages dans les diagnostics sur le lieu de soins incluent un temps de réaction court, faible volume d'échantillon, à bas prix, et une spécificité élevée. L'un des obstacles à son adoption plus large réside dans la faible sensibilité du test et le manque de mesures quantitatives.

Dans un nouvel article publié dans Laboratoire sur puce, une équipe de scientifiques de l'Université de Californie, Los Angeles (UCLA) a développé un capteur basé sur l'agglutination de particules rapide et rentable qui est alimenté par l'imagerie holographique et l'apprentissage en profondeur. Un dispositif d'écoulement capillaire jetable est conçu pour accueillir la réaction d'agglutination avec un coût matériel de moins de 2 cents par test. Un microscope holographique mobile et peu coûteux capture un film de l'échantillon, surveiller le processus de regroupement des particules pendant 3 minutes. Ce film holographique capturé est rapidement traité par des réseaux de neurones entraînés pour mesurer automatiquement la concentration d'analyte cible dans l'échantillon.

L'efficacité de ce capteur de point de service basé sur l'apprentissage en profondeur a été démontrée en mesurant avec précision la concentration de protéine C-réactive dans des échantillons de sérum humain. La protéine C-réactive (CRP) est un biomarqueur général produit par le foie en réponse à une inflammation dans le corps et est couramment utilisée comme indicateur de dysfonctionnement myocardique et d'insuffisance cardiaque. Testé sur divers échantillons de sérum de patients uniques, ce capteur informatique a pu mesurer avec précision la concentration de CRP dans la plage de haute sensibilité, couvrant 0-10µg/mL. Surtout, ce capteur mobile a également pu détecter avec succès des concentrations très élevées de CRP, dépassant largement 10µg/mL, ce qui est en général difficile à mesurer pour d'autres capteurs en raison de leur plage dynamique limitée de concentration d'analyte.

« Ce portable, Le capteur holographique compatible avec l'apprentissage en profondeur est très précis et rentable, ce qui le rend idéal pour une variété d'applications de diagnostic liées au point de service, " a déclaré le professeur Aydogan Ozcan, le Chancellor's Professor of Electrical and Computer Engineering à l'UCLA et directeur associé du California NanoSystems Institute, qui est l'auteur principal correspondant de l'ouvrage.

Cette recherche a été dirigée par le Dr Ozcan, en collaboration avec le Dr Omai Garner, professeur de microbiologie clinique et directeur des tests au point de service à l'UCLA. Les autres auteurs de cet ouvrage sont Yi Luo, Hyou-Arm Jeune, Sarah Esparza, et Jingyou Rao de l'UCLA. Le Dr Ozcan est également professeur à l'UCLA en bio-ingénierie et en chirurgie, et est professeur HHMI. Cette recherche a été financée par la National Science Foundation, Centre de recherche en ingénierie PATHS-UP.