Une envie de plus simple, moyen moins coûteux de faire des tests de laboratoire courants pour les diagnostics médicaux et d'éviter de "faire la vaisselle" a conduit les chercheurs de l'Université du Connecticut à développer une nouvelle technologie qui réduit les coûts et le temps.

Leur technologie basée sur la pipette pourrait également aider à rendre certains tests médicaux disponibles dans les zones rurales ou éloignées où les méthodes traditionnelles pourraient autrement être prohibitives et compliquées à réaliser.

Le test de pointe de pipette imprimé en 3D développé par les chercheurs s'appuie sur ce qui « a longtemps été l'étalon-or pour mesurer les protéines, pathogènes, anticorps et autres biomolécules dans des matrices complexes, " disent-ils. La méthode utilise toujours le dosage immuno-enzymatique, également connu sous le nom d'ELISA, mais par un autre chemin. Ils ont détaillé leurs conclusions dans un article récemment publié en ligne dans Chimie analytique .

Depuis 30 ans ou plus, ELISA a été utilisé pour tester le sang, cellules et autres échantillons biologiques pour tout, de certains cancers au VIH, de la maladie de Lyme à l'anémie pernicieuse.

Les tests ELISA traditionnels sont effectués sur des plaques comportant 96 micropuits; chaque puits fonctionne comme une chambre d'essai séparée où les échantillons peuvent être combinés avec divers agents qui réagiront ensuite avec l'échantillon, généralement en changeant de couleur. Les techniciens peuvent ensuite analyser si un échantillon contient des indicateurs d'une maladie ou d'un état particulier en fonction de l'intensité de la couleur produite pendant la réaction.

Bien qu'efficace et précis, l'équipement utilisé pour exécuter ELISA est coûteux (souvent des milliers de dollars à installer dans un laboratoire) et nécessite une formation spécialisée pour effectuer des tests, car des techniques inappropriées peuvent conduire à des résultats incorrects. Les agents utilisés dans les tests réels - généralement diverses formes d'anticorps - peuvent également être coûteux.

Comme de nombreux laboratoires de recherche, Le laboratoire de chimie de James Rusling où l'assistant de recherche Mohamed Sharafeldin et son principal collaborateur, Karteek Kadimisetty '18 Ph.D., effectué leur travail, n'a pas de machine à laver ELISA automatisée, ce qui signifie que les plaques utilisées pour les tests doivent être lavées manuellement, un processus long et difficile.

"Les techniques de lavage ELISA prennent une éternité, " dit Sharafeldin, qui prépare actuellement son doctorat en chimie. "C'est très dur, surtout dans un laboratoire comme le nôtre. Nous n'avons pas ce genre de machines à laver sophistiquées."

Quand Kadimisetty utilisait ELISA un jour, il a mentionné, "J'aimerais que faire ELISA soit aussi simple que pipeter." Ce commentaire désinvolte a été à l'origine de ce qui a suivi :une conception pour un adaptateur imprimé en 3D pour les pipettes couramment utilisées qui pourrait exécuter un test ELISA directement dans la pointe de la pipette, sans avoir besoin d'une plaque ELISA traditionnelle et de l'équipement coûteux qui l'accompagne.

Chaque pointe de pipette à usage unique représente un micropuits sur une plaque ELISA; les chercheurs ont également conçu une version à embouts multiples qui permet de pipeter huit embouts en même temps. Les pointes s'adaptent parfaitement à la plupart des pipettes utilisées en laboratoire, rendant la manipulation des fluides beaucoup plus facile qu'avec la plaque ELISA standard.

« Nous ne voulions pas faire un grand changement dans l'ELISA traditionnel ; nous avons juste fait de l'ingénierie, changements contrôlés, " dit Sharafeldin. " Alors, les bases sont les mêmes. Nous utilisons les mêmes anticorps aux mêmes concentrations qu'ils utilisent avec ELISA conventionnel ou traditionnel, nous utilisons donc les mêmes protocoles. Tout ce qui peut être exécuté par ELISA normal peut être exécuté par ceci, avec l'avantage d'être moins cher, beaucoup plus rapide et accessible."

Les chercheurs ont testé les pointes de pipette sur des échantillons de patients atteints de cancer de la prostate et ont découvert que non seulement les résultats des tests des pointes étaient aussi précis que les tests ELISA, ils ont pu effectuer les tests avec un dixième de la quantité d'agent de test, réduisant considérablement le coût global du test, et en une fraction du temps. Des tests menés par différents utilisateurs avec différents niveaux de compétence ont finalement démontré les mêmes résultats.

Les micropuits des plaques ELISA traditionnelles contiennent 400 microlitres de fluides chacun, mais les réactions nécessaires pour mesurer les résultats des tests ne se produisent que sur les parois en plastique du puits. Alors que les pointes ELISA imprimées en 3D ne contiennent que 50 microlitres, la conception du réservoir à l'intérieur de la pointe augmente considérablement la surface où se produisent les réactions, permettant aux chercheurs d'utiliser beaucoup moins d'anticorps coûteux utilisés pour effectuer le test, et réduire considérablement le temps nécessaire pour traiter le test et lire les résultats.

"Ici, nous avons une chambre où la réaction se produit en tous points, " Sharafeldin a dit, se référant à la conception de la pointe de la pipette. "Cela réduit le temps du dosage, ce qui est important, parce que le test ELISA prend de cinq à huit heures pour s'exécuter. Celui-ci peut être exécuté en 90 minutes."

Les pointes de pipette ne nécessitent pas non plus un lecteur de plaque coûteux ou sophistiqué pour déterminer les résultats des tests, comme le font les tests ELISA. Dans les essais avec les échantillons de cancer de la prostate, les résultats de la pointe de la pipette ont été lus avec précision en prenant une photo avec un téléphone portable et en utilisant une application gratuite qui mesure l'intensité des couleurs dans l'image.

Le bénéfice, Sharafeldin a dit, est que l'utilisateur effectuant le test avec les pointes de pipette n'a pas besoin d'être un scientifique ; ils ont juste besoin d'instructions de pipetage simples, puis de prendre une photo et de l'envoyer à un technicien qui pourrait lire les résultats à distance pour aider à faire un diagnostic - fournissant potentiellement de nouveaux, des options de test à moindre coût dans les zones rurales ou isolées où l'établissement d'un laboratoire ELISA traditionnel s'avérerait difficile et coûteux.

Bien que des tests d'échantillons supplémentaires soient nécessaires, Sharafeldin est optimiste quant au potentiel futur de la conception des pointes de pipette pour réduire les coûts. Il collabore également avec des ingénieurs pour concevoir un système automatisé, pipette assistée par le vide qui faciliterait encore l'utilisation des pointes de pipette et la réalisation des tests ELISA, et serait disponible à un coût nettement inférieur à celui des équipements ELISA traditionnels.