Les chercheurs ont découvert que le sel agissait de la même manière qu'un aimant. Crédit :Université de Loughborough
Une cuillerée de sucre peut faire baisser le médicament, mais une nouvelle étude dirigée par Loughborough suggère qu'une pincée de sel est la clé pour progresser dans des domaines médicaux importants tels que l'administration de médicaments et l'analyse d'échantillons biologiques.
Singh naval, un doctorat étudiant à l'Ecole Supérieure d'Aéronautique de l'Université, Automobile, Génie Chimique et des Matériaux (AACME), et le Dr Guido Bolognesi, un expert en bio-ingénierie, espérons que le nouveau mécanisme de piégeage des particules qu'ils ont mis au point « ouvrira de nouvelles voies passionnantes pour le développement de nouvelles technologies à faible coût, appareils portables et ultrasensibles pour la bio-analyse et le diagnostic."
Leur dernière étude, publié dans la revue Lettres d'examen physique , montre comment le sel peut être utilisé pour accumuler des particules submicroniques dans des régions sans issue connues sous le nom de « microcavités » en quelques minutes et comment le processus peut être inversé.
Les fluides biologiques sont pleins de particules et être capable de les piéger et de les libérer est une capacité à la base de plusieurs applications technologiques, y compris l'analyse des fluides corporels tels que le sang et la salive.
Les diagnostics, tels que la détection de virus, peuvent être limités par le nombre de particules biologiques interceptées par l'instrument de diagnostic, de sorte que la capacité de concentrer les particules dans une zone pourrait conduire à une détection plus précise et, par conséquent, interventions médicales antérieures.
Les méthodes actuelles de concentration des particules existent, mais ils impliquent une technologie de laboratoire telle que les centrifugeuses et ne peuvent pas être utilisés pour piéger les particules à l'intérieur du corps.
L'équipe voulait développer un mécanisme qui pourrait être utilisé pour piéger les particules dans les systèmes biologiques vivants et artificiels.
Ils ont décidé de se concentrer sur l'accumulation de particules dans des régions sans issue, tels que les cavités et les pores, car ils sont omniprésents dans les deux systèmes.
Cependant, le transport des particules vers ces régions est un véritable défi d'ingénierie car quelque chose doit faire descendre les particules dans les structures en forme de puits.
Dr Bolognesi et Naval, en collaboration avec des experts du département de génie chimique de Loughborough, École de mécanique Wolfson, Génie électrique et de fabrication, et l'Institut Lumière Matière de France, exploré si le sel - qui est connu pour être capable de transporter des particules - pouvait être utilisé à cette fin.
Les composants du dispositif à microcanaux sur mesure. Crédit :Université de Loughborough
L'équipe a effectué une série de tests à l'aide d'un appareil à microcanaux sur mesure, juste quelques fois plus épais qu'un cheveu humain. L'appareil contient des microcavités et des ouvertures où les chercheurs peuvent injecter des flux d'eau salée qui s'écoulent ensuite dans les zones sans issue.
Pour cette étude de preuve de concept, les chercheurs ont cherché à piéger des nanoparticules de caoutchouc disponibles dans le commerce dans les microcavités.
Le test a révélé qu'une légère différence dans le niveau de salinité [salinité] des courants d'eau était suffisante pour maintenir les particules stationnaires et que le sel dans les microcavités agissait comme un aimant, attirer les particules dans les régions sans issue.
En outre, ils ont découvert que le processus pouvait être inversé, ce qui pourrait avoir d'énormes implications pour les applications qui nécessitent le piégeage et la libération ultérieure de particules, par exemple, la livraison contrôlée dans le temps de plusieurs médicaments dans des régions sans issue.
Le Dr Bolognesi dit que bien que le caoutchouc ait été au centre de l'étude, la stratégie proposée peut être appliquée aux particules biologiques, tels que les virus et autres particules extracellulaires généralement présentes dans le sang, urine, et le liquide céphalo-rachidien.
De la recherche, Le Dr Bolognesi a déclaré :« La beauté de cette recherche est en effet que notre stratégie innovante pour la gestion des particules dans les systèmes miniaturisés repose sur quelque chose d'aussi simple et répandu qu'un peu de sel. Puisque la nature est un bien meilleur ingénieur que n'importe quel humain, Je ne serais pas surpris si, dans un proche avenir, on découvrait que des mécanismes similaires entraînés par le sel se produisent naturellement dans les systèmes biologiques pour faciliter le transport de matériaux biologiques dans les organismes vivants. »
Il a poursuivi:"Nous nous appuyons sur cette recherche et notre groupe travaille actuellement sur le prototypage d'au moins deux dispositifs de diagnostic in vitro distincts basés sur cette méthode de manipulation des particules."
Naval, l'auteur principal de l'article, a ajouté : « Avec nos travaux publiés dans Physical Review Letters, c'est une promesse d'avancée significative dans le domaine de la recherche qui ouvre des implications potentielles sur l'étude de la matière molle et des systèmes vivants ainsi que sur la conception de microdispositifs biochimiques et analytiques. Des millions de dollars sont investis dans le développement de dispositifs de diagnostic au point de service (PoC) et je pense que cette recherche lancera une nouvelle génération de dispositifs PoC rentables avec des applications de test pour les diagnostics in vitro et autres diagnostics cliniques à moindre coût, et une grande sélectivité, sensibilité, et spécificité."
