Une équipe de chercheurs de l'Université nationale Tsing Hua et de l'Université nationale Cheng Kung, à la fois à Taïwan, a développé un low-cost, ensemble de capteurs médicaux portables qui a le potentiel d'alerter les utilisateurs de problèmes médicaux allant des maladies cardiaques graves au cancer, selon une étude publiée dans le ECS Journal of Solid State Science and Technology .

Les dispositifs médicaux portables sont devenus une partie intégrante des soins de santé holistiques, présentant un potentiel énorme en surveillance, thérapeutique médicale, diagnostic, et remise en forme et bien-être. Lorsqu'il est associé à des instruments de point de service de paillasse utilisés dans les hôpitaux et les centres de soins d'urgence, les individus sont en mesure à la fois d'augmenter les mesures de soins préventifs et d'avoir une image plus complète de leur santé.

Selon le document en libre accès, « Des biocapteurs à transistors à effet de terrain et un appareil portable pour les soins de santé personnels, " les chercheurs ont rapporté la conception, développement, fabrication, et le prototypage d'un dispositif à transistors à faible coût qui peut mesurer la protéine C-réactive (CRP) dans le sang, lequel, lorsqu'il est élevé, indique une inflammation qui pourrait être liée à une crise cardiaque, accident vasculaire cérébral, maladie de l'artère coronaire, et une foule d'autres diagnostics médicaux.

"Cet appareil sera finalement conçu comme un petit appareil portable, qui peut facilement se connecter avec un smartphone via Bluetooth ou WiFi, " dit Yu-Lin Wang, professeur à l'Université nationale Tsing Hua et co-auteur de l'étude. "Les données peuvent être collectées dans une application et les utilisateurs peuvent envoyer ces données à leurs médecins. L'opération est aussi simple que le lecteur de glycémie, où n'importe qui peut faire le test avec une goutte de sang n'importe où, à toute heure."

En raison de la concentration élevée de sel dans les échantillons de sang, la précision et les performances des biocapteurs à base de transistors à effet de champ (FET) à base de silicium en souffrent souvent. Wang et l'équipe de chercheurs ont reconnu cette publication et ont développé un transistor à haute mobilité électronique à base de GaN (HEMT) en réponse, qui ne souffre pas de la même dégradation des performances du fait de l'inertie chimique du GaN. Alors que le GaN est plus cher que le silicium, les progrès de la micro-fabrication permettent le développement d'un HEMT extrêmement petit, réduisant considérablement les coûts et ouvrant la voie à un appareil abordable lors de la production en série.

Alors que les biocapteurs à base de FET présentent une multitude d'avantages potentiels, il existe d'importantes barrières technologiques à surmonter avant que les dispositifs ne soient applicables. Parce que les FET sont extrêmement sensibles, ont le potentiel d'être instable, il est souvent difficile de développer un capteur qui produit des résultats cohérents. Afin de rendre leur appareil fiable en plus d'être abordable, l'équipe a commencé à rechercher de nouveaux, des moyens innovants de causer le moins de perturbations possible. Ceci a été réalisé en utilisant un système de mesure d'impulsions très courtes.

« Nous avons également développé une méthodologie pour surmonter l'effet de filtrage des charges, ce qui est fréquemment observé dans les biocapteurs à base de FET, " a déclaré Wang. " Cette méthodologie nous permet de détecter la protéine cible sans avoir besoin de diluer ou de dessaler les échantillons cliniques. Ainsi, nous n'avons pas besoin d'utiliser des automatismes dans notre capteur ou appareil, ce qui peut rendre le système simple et rentable. L'opération est simple et tout le monde peut le faire. Il suffit de déposer et de cliquer."

Grâce à ces efforts, l'équipe de recherche a pu développer un système qui est non seulement précis et abordable, mais intègre une nouvelle méthodologie sur le capteur lui-même.

"Je crois que ce que nous avons créé est une technologie qui a le potentiel d'être utilisée par des milliards de personnes, " a dit Wang.

La capacité de l'appareil à alerter les individus des niveaux élevés de CRP pourrait potentiellement sauver des vies. Actuellement, les personnes qui bénéficieraient le plus de cette technologie seraient les personnes atteintes ou à risque de maladie cardiovasculaire, comme une crise cardiaque ou une insuffisance cardiaque. Par exemple, certaines personnes peuvent ne pas présenter de symptômes caractéristiques, comme une douleur thoracique écrasante ou un inconfort, quand il s'agit de crises cardiaques. Cependant, le biocapteur portable peut tester instantanément des marqueurs cardiaques spécifiques dans le sang qui pourraient alerter les individus qu'ils sont en train de faire une crise cardiaque, même sans présenter de symptômes. Alternativement, cet appareil pourrait être utilisé par les premiers intervenants pour diagnostiquer rapidement et avec précision les patients.

Les personnes souffrant d'insuffisance cardiaque chronique peuvent surveiller les biomarqueurs avec cet appareil, qui, s'il est élevé, peut indiquer votre risque d'insuffisance cardiaque. La surveillance régulière de ces biomarqueurs pourrait être efficace pour réduire les taux de réadmission à l'hôpital, ce qui pourrait conduire à une meilleure qualité de vie et à une baisse des dépenses médicales hospitalières.

"Le test ne prend que cinq minutes et une goutte de sang, et tout le monde peut simplement savoir intuitivement comment utiliser cet appareil, " dit Wang. " Le coût de l'appareil sera très bas, donc cet appareil est abordable pour tout le monde. Lorsque les récepteurs immobilisés, tels que l'aptamère ou l'anticorps sont modifiés, alors différents biomarqueurs peuvent être testés. De nombreux marqueurs de maladies peuvent être détectés avec cet appareil."

En raison de son importance et du travail de transformation démontré dans ce travail, Les rédacteurs d'ECS l'ont désigné comme un article Choix de la rédaction. Les articles Editors' Choice montrent une nouvelle direction, une nouvelle conception, et une nouvelle façon d'aborder les problèmes dans le domaine connexe.

"Ce travail est une démonstration d'un faible coût, paquet médical portatif de sonde, " dit Fan Ren, Éditeur technique du ECS Journal of Solid State Science and Technology. "Avec une seule goutte de sang de plasma, ce nouvel ensemble de capteurs peut être utilisé pour détecter une crise cardiaque ou même une tumeur."

L'équipe a déjà développé un prototype d'appareil portable, qui a démontré avec succès l'exactitude, résultats cohérents. Wang pense que d'ici un an, l'appareil sera compatible avec les smartphones et le cloud computing.

« Nous collaborons avec des hôpitaux et des industries, et essayer de faire de cet appareil un vrai produit, ", dit Wang. "Je pense qu'à l'avenir, cet appareil collectera d'énormes données, qui sera analysé par l'intelligence artificielle et fera partie de l'écosystème de l'Internet des objets. Cet appareil jouera un rôle important."