Une start-up basée sur une technologie sous licence de l'Université Duke cherche à perturber une partie d'un milliard de dollars du secteur des diagnostics au point de service en exploitant une caractéristique anciennement considérée comme un défaut :la rugosité de la surface.

De nombreux dispositifs de diagnostic qui capturent des biomarqueurs en suspension dans le sang reposent sur des molécules fluorescentes pour leur détection. Bien que cette méthode soit populaire dans les diagnostics utilisés dans le commerce, il existe des méthodes alternatives et potentiellement plus puissantes. Ces méthodes, cependant, sont actuellement limités aux paramètres de laboratoire.

L'une de ces méthodes utilise des matériaux piézoélectriques, des matériaux qui créent un courant électrique lorsqu'ils sont tendus ou vibrés et, inversement, vibrer lorsqu'il est connecté à un courant alternatif. Parce que la fréquence des vibrations change lorsque les molécules sont collées à la surface, les chercheurs peuvent attraper et détecter les protéines ou les anticorps spécifiques qui indiquent une certaine maladie.

Les dispositifs piézoélectriques actuels reposent sur des pratiques de fabrication précises qui produisent une surface parfaitement lisse, car la rugosité peut fausser les mesures délicates. Cette contrainte, combiné à la nécessité de volumes d'échantillons relativement importants et d'exigences étendues de contrôle de l'environnement, les a empêchés d'être adoptés dans les diagnostics cliniques, même s'ils ont le potentiel de devenir très sensibles, outils de diagnostic portables.

En introduisant un type de rugosité sur mesure, cependant, Zehra Parlak, un ancien chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Stefan Zauscher, le professeur de la famille Sternberg en génie mécanique et science des matériaux à Duke, pense avoir trouvé une meilleure solution.

"J'allais à des entretiens d'embauche l'été dernier quand une ampoule s'est allumée dans ma tête, " a déclaré Zehra Parlak. " Je travaillais sur le concept depuis 2013, Je n'ai juste vu l'application commerciale qu'à ce moment-là, et depuis je travaille pour développer une entreprise autour de ça."

Surnommé « Qatch Technologies, " le nom de l'entreprise rappelle le cristal de quartz utilisé dans sa fabrication et le "facteur de qualité" qu'elle contrôle. L'idée de Parlak est d'introduire de minuscules microcanaux dans le dispositif de détection, multipliant par 1000 la surface sur laquelle les biomarqueurs peuvent s'accrocher et changeant la façon dont la vibration du cristal réagit au sang.

L'idée est, bien sûr, plus compliqué qu'il n'y paraît. Les liquides se couplent au détecteur différemment dans les microcanaux qu'ils ne le font s'ils sont simplement exposés à la surface de l'appareil. Plutôt que d'être un obstacle, cependant, Parlak a utilisé cette propriété pour concevoir une plate-forme optimisée. Bien que les détails soient actuellement protégés, le résultat est un appareil de diagnostic sensible qui est beaucoup plus petit et plus robuste que les options actuelles sur le marché et ne nécessite qu'une fraction du sang nécessaire pour les tests.

La National Science Foundation (NSF) pense qu'elle est sur quelque chose, après avoir décerné à Qatch Technologies et à l'Université Duke un prix de transfert de technologie pour les petites entreprises (STTR). Cette année, 225 $, La subvention de 000 000 est réservée aux personnes à haut risque, des idées très rentables pour financer la solidification de l'idée et la formation d'un plan d'affaires.

Parlak a également reçu les conseils et le soutien de Jesko von Windheim, professeur de la pratique de l'entrepreneuriat environnemental et de l'innovation à Duke, et William Walker, Duke's Mattson Family Directeur des entreprises entrepreneuriales.

"Ce qui distingue notre appareil de tout ce qui a été fait auparavant, c'est la façon dont ces capteurs sont fabriqués :le matériau, la conception et la taille, " a déclaré Parlak. " En optimisant toute la physique appliquée et la modélisation, nous sommes capables de caractériser des volumes de liquide extrêmement petits."

La première application à laquelle Qatch Technologies s'attaquera est la coagulation sanguine. Les patients prenant des anticoagulants doivent surveiller étroitement leur sang pour minimiser les risques d'hémorragie. Les chirurgiens effectuant des interventions chirurgicales sur des structures à débit sanguin élevé doivent s'assurer que le site coagulera avant de conclure la procédure. Les tests actuels sont soit rapides mais imprécis en raison de la présence de cellules sanguines, soit très précis mais lents et plus invasifs en raison du processus requis pour éliminer lesdites cellules sanguines.

Les capteurs de Qatch sont particulièrement bien adaptés à cette application. Les microcanaux filtrent automatiquement les cellules sanguines, ne laissant que le plasma qui fournit les résultats les plus précis. Le liquide est aspiré dans les canaux par capillarité, ne nécessitant aucune sorte de pompe. Les résultats sont obtenus en mesurant simplement la tension générée par les vibrations du capteur, aucune optique ou caméra encombrante n'est requise. Et l'ensemble du test ne nécessite que 1 microlitre de sang, soit à peu près la taille d'un cristal de sel moyen, ce qui rend le processus d'acquisition d'un échantillon aussi simple qu'une petite piqûre au doigt.

« Ce qui rend les recherches de Qatch sur les capteurs microfluidiques si prometteuses, c'est le potentiel de combiner la commodité des tests de sang total avec la qualité de laboratoire des tests à base de plasma, " dit Ara Metjian, hématologue et professeur adjoint à la faculté de médecine de l'université Duke, qui aidera à tester le nouvel appareil. « La possibilité d'avoir un impact positif sur les soins de santé de millions de personnes est passionnante. »

Après avoir travaillé avec la coagulation du sang, Parlak espère entrer dans le domaine plus large de la détection de biomarqueurs pour le diagnostic.

"Avec la petite quantité de sang nécessaire à cette technologie, c'est comme chercher une personne spécifique dans un ascenseur par rapport à une salle de banquet géante, " dit Zauscher, qui est co-inventeur de la technologie et dirigera les efforts de recherche de la subvention STTR à Duke. « Il s'agit d'une plate-forme technologique qui pourrait être utilisée pour détecter une grande variété de maladies et d'affections. Tous les détails ont été démontrés en laboratoire et sont bien compris grâce à des modèles informatiques. Cette subvention aidera Zehra à les rassembler dans une paume prototype de grande taille."