Un nouveau dispositif de diagnostic médical en papier détecte les biomarqueurs et identifie les maladies en effectuant des analyses électrochimiques - alimentées uniquement par le toucher de l'utilisateur - et lit les résultats des tests codés par couleur, facilitant la compréhension pour les non-experts.

« Vous pourriez considérer cela comme un laboratoire portable entièrement fait de papier, est peu coûteux et peut être éliminé par incinération, " dit Ramsès V. Martinez, professeur adjoint de génie industriel et biomédical à l'Université Purdue. "Nous espérons que ces appareils serviront aux personnes non formées situées dans des villages reculés ou des bases militaires pour tester diverses maladies sans nécessiter aucune source d'électricité, eau propre, ou des équipements supplémentaires."

L'auto-alimenté, dispositifs électrochimiques à base de papier, ou SPED, sont conçus pour des diagnostics sensibles au « point de service, " ou lorsque des soins sont délivrés aux patients, dans les régions où le public a un accès limité aux ressources ou à des équipements médicaux sophistiqués.

"Les SPED sont bon marché, poids léger, ?exible et facile à utiliser, ", a déclaré Martinez.

Les résultats de la recherche sont détaillés dans un article publié le 22 août dans Technologies avancées des matériaux .

Le test est lancé en plaçant une piqûre de sang dans un élément circulaire sur l'appareil, qui est inférieur à deux pouces carrés. Les SPED contiennent également des « zones de test d'auto-pipetage » qui peuvent être plongées dans un échantillon au lieu d'utiliser un test par piqûre au doigt.

La couche supérieure du SPED est fabriquée à l'aide de papier de cellulose non traité avec des "domaines" hydrophobes à motifs qui définissent des canaux qui prélèvent des échantillons de sang pour les tests. Ces "canaux microfluidiques" permettent des dosages précis qui changent de couleur pour indiquer des résultats de test spécifiques. Une application de diagnostic par vision artificielle a également été créée pour identifier et quantifier automatiquement chacun de ces tests « colorimétriques » à partir d'une image numérique du SPED, peut-être pris avec un téléphone portable, pour fournir des résultats de diagnostic rapides à l'utilisateur et pour faciliter la consultation d'experts à distance.

La couche inférieure du SPED est un "générateur triboélectrique, " ou TEG, qui génère le courant électrique nécessaire pour exécuter le test de diagnostic simplement en le frottant ou en le pressant. Les chercheurs ont également conçu un appareil portable peu coûteux appelé potentiostat, qui se branche facilement sur le SPED pour automatiser les tests de diagnostic afin qu'ils puissent être effectués par des utilisateurs non formés. La batterie alimentant le potentiostat peut être rechargée à l'aide du TEG intégré aux SPED.

"A notre connaissance, ce travail rapporte le premier autoalimenté, dispositifs à base de papier capables d'effectuer rapidement, précis, et des dosages électrochimiques sensibles en combinaison avec un faible coût, potentiostat portable rechargeable à l'aide d'un TEG papier, ", a déclaré Martinez.

Il est co-auteur de l'article avec les étudiants diplômés Aniket Pal et Debkalpa Goswami; les chercheurs invités Hugo E. Cuellar et Heloisa F. N. Caurin; et Randy Kuang, un lycéen qui a participé à la recherche.

Le document de recherche décrit les SPED, le potentiostat portable et un algorithme de vision artificielle capable de reconnaître les informations codées par couleur. Le document est disponible en ligne à l'adresse http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.201700130/full. Les SPED sont compatibles avec les technologies d'impression de masse, telles que l'impression rouleau à rouleau ou le dépôt par pulvérisation. Ils peuvent effectuer des analyses "multiplexées" permettant la détection très sensible et précise

de diverses cibles pour une gamme d'applications de test aux points de service. Et ils peuvent être utilisés pour alimenter d'autres appareils électroniques afin de faciliter les applications de télémédecine dans des environnements aux ressources limitées.

Les SPED ont été utilisés pour détecter des biomarqueurs tels que le glucose, acide urique et L-lactate, cétones, et les globules blancs, qui indiquent des facteurs liés à la fonction hépatique et rénale, malnutrition et anémie. Les futures versions de la technologie contiendront plusieurs couches supplémentaires pour des tests plus complexes afin de détecter des maladies telles que la dengue, fièvre jaune, paludisme, VIH et hépatite, dit Martinez.