Malgré des recherches révolutionnaires sur le diabète au cours du siècle dernier, les personnes atteintes de diabète doivent toujours se fier à l'obtention d'échantillons de sang pour surveiller leur taux de sucre. La surveillance quotidienne de la glycémie par le suivi de la glycémie est essentielle pour la gestion du diabète de type 1 et 2, Cependant, la méthode actuelle, la piqûre au doigt, est invasive et peut devenir fastidieuse avec la fréquence à laquelle elle doit être effectuée.

Depuis 2014, la surveillance flash de la glycémie a été introduite pour la première fois en Europe et cette méthode utilise un petit capteur résistant à l'eau appliqué à l'arrière du bras supérieur. Comparé au moniteur de piqûre de doigt, cette approche est plus pratique, mais ces capteurs ont des problèmes de précision connus et certains pourraient échouer complètement.

Dans la quête d'éliminer la surveillance invasive de la glycémie pour les personnes atteintes de diabète, recherche menée par Wenyu Gao, un doctorat étudiant au Département de chimie de l'Université de Waterloo, explore l'utilisation de la salive au lieu du sang pour surveiller les niveaux de glucose.

Travaillant dans le laboratoire de recherche du professeur Kam Tong Leung, Gao a développé un prototype de capteur qui utilise des nanomatériaux pour tester le niveau de sucre dans des échantillons de salive. Même si la salive contient plusieurs composants qui doivent être séparés avant le test, la précision du capteur basé sur la salive est supérieure à 95% par rapport au résultat du système commercial de surveillance de la glycémie.

Le prototype de capteur de salive de Gao utilise des nanomatériaux de cuivre qui sont ancrés sur une bande de base en feuille de graphène. Le graphène est un matériau carboné peu coûteux qui ne réagit généralement pas avec d'autres composés. "Les bandes de graphène sont minces et flexibles comme le papier, donc vous pouvez déposer les matériaux sur le dessus et c'est toujours flexible, " dit Gao. " C'est un substrat prometteur dans les biocapteurs. "

Les nanomatériaux de cuivre ancrés au graphène sont présents en trois couches, dans une structure cœur-coquille en Cu, Cu2O, et CuO. Dans ce capteur de salive, le glucose réagit avec la couche de Cu2O en changeant le nombre d'électrons dans l'atome de cuivre. Cela modifie le courant électrique proportionnellement à la quantité de glucose présente, qui peut ensuite être mesurée en tant que taux de sucre dans le sang.

En plus de soulager la douleur associée aux produits commerciaux pour l'obtention d'échantillons de sang, il y a un autre avantage à développer des options utilisant des nanomatériaux. "Actuellement, les produits commerciaux sont à base d'enzymes telles que les glucose oxydases, ce qui limite la durée de conservation de ces produits à quelques mois seulement, " dit Gao. " Les enzymes sont des catalyseurs biologiques qui sont facilement affectés par l'environnement changeant, leur faisant perdre leur activité. Nous voulons changer ces produits en nanomatériaux, qui peut durer plus longtemps."

L'équipe de recherche a comparé son capteur de glucose salivaire à d'autres capteurs de glucose enzymatiques et non enzymatiques actuellement disponibles. Ils ont découvert que leur capteur non enzymatique a une plus large gamme de niveaux de glucose qu'il peut détecter et une sensibilité plus élevée, ce qui signifie qu'il est capable de détecter plus efficacement de plus petites quantités de glucose.

Dans la communauté scientifique, les progrès dépendent souvent de la collaboration et des partenariats, et ce projet n'est pas différent. En tant qu'étudiant à la maîtrise, Gao a étudié les biocapteurs à l'Université Jiaotong de Pékin. Elle a été attirée par l'étude de son doctorat. avec le professeur Leung de l'Université de Waterloo grâce aux partenariats existants entre les deux écoles, un intérêt à découvrir une autre culture et à travailler avec de nouveaux équipements scientifiques. Ici, elle a rencontré Xiaojing Zhou, professeur invité de l'Université de Newcastle, Australie qui a proposé d'utiliser une bande de graphène comme substrat de base.

"Beaucoup de travaux intéressants, y compris les capteurs à base de salive de Wenyu, s'appuyer sur la chimie fondamentale se produisant à la surface, ", déclare le professeur Leung. "Les matériaux bidimensionnels comme le graphène sont de nouveaux matériaux nanotechnologiques prometteurs qui tirent parti de cela."

Bien que les résultats de cette recherche soient prometteurs, le potentiel de commercialisation est encore probable dans plusieurs années. Il y a des défis à relever dans la méthode. Par exemple, la réaction doit être effectuée dans une solution à pH élevé pour garantir que le nanomatériau de cuivre peut être oxydé. Comme la salive a un pH approximativement neutre, il ne peut pas être testé directement et il doit d'abord être ajouté à une base comme l'hydroxyde de sodium. Aussi, en plus du glucose, il existe d'autres composés dans la salive dont le glucose doit être séparé avant que la réaction puisse être effectuée avec précision. Néanmoins, Gao reste optimiste quant à l'avenir de cette approche.

"Nous avons encore un long chemin à parcourir, mais je pense qu'à l'avenir, nous pourrons encore résoudre ces problèmes étape par étape."