Il y a de nombreuses choses à ne pas aimer chez le médecin :payer une quote-part, assis dans la salle d'attente, magazines périmés, malades toussant sans se couvrir la bouche. Pour beaucoup, bien que, la pire chose à propos d'une visite chez le médecin est de se coincer avec une aiguille. Les tests sanguins sont un moyen éprouvé d'évaluer ce qui se passe dans votre corps, mais l'inconfort est inévitable. Ou peut être pas, disent les scientifiques de Caltech.

Dans un nouvel article publié dans Biotechnologie naturelle , chercheurs dirigés par Wei Gao, professeur assistant en génie médical, décrivent un capteur portable produit en masse qui peut surveiller les niveaux de métabolites et de nutriments dans le sang d'une personne en analysant sa sueur. Les capteurs de sueur précédemment développés ciblent principalement les composés qui apparaissent en concentrations élevées, comme les électrolytes, glucose, et lactate. Le capteur de sueur de Gao est plus sensible que les appareils actuels et peut détecter des composés de sueur à des concentrations beaucoup plus faibles, en plus d'être plus facile à fabriquer, disent les chercheurs.

Le développement de tels capteurs permettrait aux médecins de surveiller en permanence l'état des patients atteints de maladies telles que les maladies cardiovasculaires, Diabète, ou une maladie rénale, qui entraînent tous des niveaux anormaux de nutriments ou de métabolites dans la circulation sanguine. Les patients gagneraient à ce que leur médecin soit mieux informé de leur état, tout en évitant les rencontres invasives et douloureuses avec des aiguilles hypodermiques.

"De tels capteurs de sueur portables ont le potentiel de rapidement, en continu, et capturer de manière non invasive les changements de santé au niveau moléculaire, " dit Gao. " Ils pourraient permettre un suivi personnalisé, diagnostic précoce, et une intervention rapide."

Le travail de Gao se concentre sur le développement de dispositifs basés sur la microfluidique, un nom pour les technologies qui manipulent de minuscules quantités de liquides, généralement par des canaux de moins d'un quart de millimètre de largeur. La microfluidique est idéale pour une application de ce type car elle minimise l'influence de l'évaporation de la sueur et de la contamination de la peau sur la précision de la détection. Alors que la sueur fraîchement fournie s'écoule à travers les microcanaux, l'appareil peut effectuer des mesures plus précises de la sueur et peut capturer les changements temporels des concentrations.

Jusqu'à maintenant, Gao et ses collègues disent, les capteurs portables à base de microfluidique ont été principalement fabriqués avec un processus de lithographie-évaporation, ce qui nécessite des procédés de fabrication compliqués et coûteux. Son équipe a plutôt choisi de fabriquer ses biocapteurs à partir de graphène, une forme de feuille de carbone. Les capteurs à base de graphène et les minuscules canaux microfluidiques sont créés en gravant les feuilles de plastique avec un laser au dioxyde de carbone, un appareil qui est maintenant si courant qu'il est disponible pour les amateurs à domicile.

L'équipe de recherche a choisi que son capteur mesure la fréquence respiratoire, rythme cardiaque, et les niveaux d'acide urique et de tyrosine. La tyrosine a été choisie car elle peut être un indicateur de troubles métaboliques, maladie du foie, troubles de l'alimentation, et les troubles neuropsychiatriques. L'acide urique a été choisi parce que, à des niveaux élevés, il est associé à la goutte, une affection articulaire douloureuse qui est en augmentation dans le monde. La goutte survient lorsque des niveaux élevés d'acide urique dans le corps commencent à se cristalliser dans les articulations, notamment celles des pieds, provoquant une irritation et une inflammation.

Pour voir les performances des capteurs, les chercheurs ont effectué une série de tests sur des individus et des patients sains. Pour vérifier les niveaux de tyrosine dans la sueur, qui sont influencés par la condition physique d'une personne, ils ont utilisé deux groupes de personnes :des athlètes entraînés et des personnes de condition physique moyenne. Comme prévu, les capteurs ont montré des niveaux inférieurs de tyrosine dans la sueur des athlètes. Pour vérifier les niveaux d'acide urique, ils ont pris un groupe d'individus sains et ont surveillé leur transpiration pendant qu'ils étaient à jeun ainsi qu'après avoir mangé un repas riche en purines, composés dans les aliments qui sont métabolisés en acide urique. Le capteur a montré que les niveaux d'acide urique augmentaient après le repas. L'équipe de Gao a également effectué un test similaire avec des patients goutteux. Leur taux d'acide urique, le capteur a montré, étaient beaucoup plus élevés que ceux des personnes en bonne santé.

Pour vérifier la précision des capteurs, les chercheurs ont également prélevé des échantillons de sang de patients goutteux et de sujets sains. Les mesures des capteurs des niveaux d'acide urique sont fortement corrélées avec les niveaux du composé dans le sang.

Gao dit la haute sensibilité des capteurs, ainsi que la facilité avec laquelle ils peuvent être fabriqués, signifie qu'ils pourraient éventuellement être utilisés par les patients à domicile pour surveiller des conditions comme la goutte, Diabète, et les maladies cardiovasculaires. Disposer d'informations précises en temps réel sur leur santé pourrait même permettre à un patient d'ajuster ses propres niveaux de médicaments et son régime alimentaire selon les besoins.

« Considérant que les nutriments et les métabolites circulants anormaux sont liés à un certain nombre de problèmes de santé, les informations recueillies à partir de ces capteurs portables seront inestimables à la fois pour la recherche et le traitement médical, " dit Gao.

L'article décrivant la recherche, titré, "Un capteur portable gravé au laser pour la détection sensible de l'acide urique et de la tyrosine dans la sueur, " apparaît dans le numéro du 25 novembre de Biotechnologie naturelle .