Des biocapteurs transparents intégrés dans des lentilles de contact pourraient bientôt permettre aux médecins et aux patients de surveiller la glycémie et une foule d'autres signes révélateurs de maladie sans tests invasifs. Les scientifiques disent que les lentilles de biodétection, basé sur une technologie qui a conduit au développement de smartphones avec des écrans plus vifs, pourrait également être utilisé pour suivre la consommation de drogues ou servir de système de détection précoce du cancer et d'autres conditions médicales graves.

Les chercheurs présenteront leurs travaux aujourd'hui à la 253e réunion et exposition nationales de l'American Chemical Society (ACS).

"Ces biocapteurs ne mettront probablement pas les laboratoires de sang à la faillite, " dit Gregory S. Herman, doctorat "Mais je pense que nous pouvons faire beaucoup de diagnostics en utilisant des informations qui peuvent être extraites de larmes dans les yeux."

Herman a d'abord conçu l'utilisation de la biodétection alors qu'il travaillait dans l'industrie. Là, lui et deux collègues ont inventé un composé composé d'oxyde d'indium gallium zinc (IGZO). Ce semi-conducteur a révolutionné l'électronique, offrir aux consommateurs des écrans de plus haute résolution sur les téléviseurs, smartphones et tablettes tout en économisant de l'énergie et en améliorant la sensibilité de l'écran tactile.

Après avoir déménagé à l'Oregon State University en 2009, Herman a commencé à étudier les applications biomédicales de cette technologie. En particulier, il voulait trouver un moyen d'aider les personnes atteintes de diabète à surveiller en permanence leur glycémie plus efficacement à l'aide de lentilles de contact à biodétection.

La surveillance continue de la glycémie - au lieu de l'approche de piqûre et de test - aide à réduire le risque de problèmes de santé liés au diabète, dit Herman. Mais la plupart des systèmes de surveillance continue du glucose nécessitent l'insertion d'électrodes à divers endroits sous la peau. Cela peut être douloureux, et les électrodes peuvent provoquer une irritation ou des infections de la peau.

Herman affirme que les lentilles de contact à biodétection pourraient éliminer bon nombre de ces problèmes et améliorer la conformité, car les utilisateurs peuvent facilement les remplacer quotidiennement. Et, contrairement aux électrodes sur la peau, ils sont invisibles, ce qui pourrait aider les utilisateurs à se sentir moins gênés par leur utilisation.

Pour tester cette idée, Herman et ses collègues ont d'abord développé une méthode peu coûteuse pour fabriquer de l'électronique IGZO. Puis, ils ont utilisé l'approche pour fabriquer un biocapteur contenant une feuille transparente de transistors à effet de champ IGZO et de glucose oxydase, une enzyme qui décompose le glucose. Quand ils ont ajouté du glucose au mélange, l'enzyme a oxydé la glycémie. Par conséquent, le niveau de pH dans le mélange s'est déplacé et, à son tour, déclenché des changements dans le courant électrique circulant dans le transistor IGZO.

Dans les biocapteurs conventionnels, ces changements électriques seraient utilisés pour mesurer les concentrations de glucose dans le liquide interstitiel sous la peau d'un patient. Mais les concentrations de glucose sont beaucoup plus faibles dans l'œil. Ainsi, tous les biocapteurs intégrés dans les lentilles de contact devront être beaucoup plus sensibles. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont créé des nanostructures au sein du biocapteur IGZO capables de détecter des concentrations de glucose bien inférieures à celles trouvées dans les larmes.

En théorie, Herman dit plus que 2, 500 biocapteurs - chacun mesurant une fonction corporelle différente - pourraient être intégrés dans un patch carré de 1 millimètre d'une lentille de contact IGZO. Une fois qu'ils sont complètement développés, Herman dit, les biocapteurs pourraient transmettre des informations vitales sur la santé aux smartphones et autres appareils compatibles Wi-Fi ou Bluetooth.

L'équipe d'Herman a déjà utilisé le système IGZO dans des cathéters pour mesurer l'acide urique, un indicateur clé de la fonction rénale, et étudie la possibilité de l'utiliser pour la détection précoce du cancer et d'autres maladies graves. Cependant, Herman dit qu'il pourrait s'écouler un an ou plus avant qu'un prototype de lentille de contact à biodétection ne soit prêt pour les tests sur les animaux.