Une technique qui permet aux enzymes biologiquement actives de survivre aux rigueurs de l'impression à jet d'encre présente une alternative prometteuse aux tests sanguins de routine des doigts pour la glycémie chez les diabétiques. L'équipe dirigée par KAUST a utilisé cette approche pour fabriquer des dispositifs jetables capables de mesurer les concentrations de glucose dans la salive humaine.

Des bandes de papier sensible au pH sont couramment utilisées pour tester si un liquide est acide ou alcalin. Les chercheurs travaillent maintenant à appliquer des principes similaires pour créer des capteurs en papier qui indiquent rapidement les biomarqueurs de la maladie. La clé de cette approche consiste à remplacer les circuits électroniques traditionnels des capteurs par des plastiques à faible coût pouvant être fabriqués rapidement et en grandes quantités.

La bioscientifique Sahika Inal a collaboré avec l'ingénieur électricien Khaled Salama et le scientifique des matériaux Derya Baran pour utiliser la technologie à jet d'encre afin de produire des capteurs sensibles aux faibles concentrations de sucre dans les biofluides.

Utilisant une encre commerciale à base de polymères conducteurs, l'équipe a imprimé des motifs d'électrodes à micro-échelle sur des feuilles de papier glacé. Prochain, ils ont imprimé une couche de détection contenant une enzyme, glucose oxydase, au-dessus des petites électrodes. La réaction biochimique entre le glucose disponible et l'enzyme crée des signaux électriques facilement corrélés aux niveaux de sucre dans le sang.

"Le papier est poreux, ce qui rend difficile l'impression d'encres conductrices et biologiques dissoutes dans l'eau, " dit Eloïse Bihar, chercheur postdoctoral à la KAUST et premier auteur de l'étude. "L'impression de l'enzyme est délicate, aussi - il est sensible aux variations de température, la tension appliquée à la cartouche, et le pH de l'encre."

Après avoir optimisé les conditions d'impression enzymatique, les chercheurs avaient un autre obstacle à surmonter. Alors que les fluides, comme la sueur ou la salive, contenir suffisamment de sucre à des fins de surveillance, ils contiennent aussi des molécules, comme l'acide ascorbique, qui interfèrent électriquement avec les polymères conducteurs. Le revêtement du capteur avec une membrane polymère nafion qui repousse les charges négatives présentes dans la plupart des espèces interférentes a permis de mesurer uniquement les niveaux de glucose pertinents dans les échantillons de salive de volontaires.

Des expériences ont montré que le revêtement supérieur donnait au capteur une durée de conservation sans précédent :l'enzyme pouvait être maintenue en vie et active pendant un mois si elle était stockée dans un sac scellé. Ces résultats encouragent l'équipe à étendre les capacités de cette approche en incorporant différentes enzymes dans la couche de détection.

"L'optimisation ne s'arrête jamais à l'ingénierie, nous essayons donc de rendre ce système plus robuste pour détecter d'autres métabolites dans les biofluides, " précise Inal. " Nous cherchons également à intégrer des dispositifs énergétiques imprimés et auto-alimentés dans les capteurs, nous offrant une plate-forme plus conviviale qui élimine les batteries ou les fils externes. »