Le cancer est la deuxième cause de décès aux États-Unis, faire tôt, un diagnostic et un traitement fiables sont une priorité pour les chercheurs. Les biomarqueurs génomiques offrent un grand potentiel pour le diagnostic et de nouvelles formes de traitement, comme l'immunothérapie. Les approches de laboratoire sur puce miniaturisées sont des candidats de choix pour le développement de tests et d'instruments de diagnostic viables, car elles sont petites, n'ont besoin que de volumes de test limités, et peut être rentable.

Une équipe de scientifiques et d'ingénieurs de l'Université de Californie, Santa Cruz et l'Université Brigham Young ont développé une telle approche capable de traiter des échantillons biomoléculaires à partir de sang. Leur méthode peut analyser et identifier plusieurs cibles sur une plate-forme de détection moléculaire à base de silicium et est décrite cette semaine dans Biomicrofluidique , des éditions AIP.

Le laboratoire sur puce décrit la miniaturisation des fonctions de laboratoire telles que les analyses de sang sur une puce. Au lieu de transférer des échantillons relativement gros (micro à millilitres) entre des tubes à essai ou d'utiliser un équipement d'analyse encombrant, les échantillons et les réactifs sont manipulés sur des dispositifs à l'échelle de la puce avec des microcanaux fluidiques. Cela nécessite des volumes de test beaucoup plus petits, et plusieurs fonctions peuvent être intégrées sur un seul appareil, amélioration de la vitesse, la fiabilité et la portabilité de ces processus de laboratoire.

"Notre approche utilise des puces optofluidiques où le traitement des fluides et la détection optique sont effectués sur une puce, permettant une miniaturisation et des améliorations de performances supplémentaires du système de puces, " a déclaré Holger Schmidt, un Narinder Kapany professeur de génie électrique à l'Université de Californie, Santa Cruz.

L'ensemble du processus de test a été un défi pour l'équipe, dirigé par Schmidt et Aaron Hawkins, professeur de physique à l'université Brigham Young. Chacune des puces a dû être développée et testée pour de multiples fonctions, du filtrage des cellules sanguines sans obstruer le filtre à l'analyse fiable des données optiques pour créer les bons modèles d'excitation sur la puce de silicium. Cependant, le processus a fonctionné comme prévu, et l'équipe a été agréablement surprise de voir à quel point la méthode d'excitation optique multipoint était réellement puissante.

La prochaine étape pour réaliser le potentiel de cette recherche est de passer à de vrais échantillons cliniques et de détecter des biomarqueurs d'ADN individuels.

« Nous avons montré l'analyse d'un seul acide nucléique dans le cadre de la détection d'Ebola sur puce et aimerions la transférer à cette application, " dit Schmidt.

Les autres objectifs de l'équipe comprennent l'augmentation de la vitesse du processus d'analyse, et intégrer plus d'éléments optiques sur la puce. Ils souhaitent également étendre leurs capacités à l'analyse de biomarqueurs protéiques en plus des acides nucléiques et des particules virales entières déjà démontrées.

Cette recherche devrait avoir un large éventail d'applications car le principe sous-jacent de ce type d'analyse et de manipulation optique sur puce est très général.

"À court terme, nous espérons construire de nouveaux instruments de diagnostic pour le diagnostic moléculaire avec des applications en oncologie et en détection des maladies infectieuses, à la fois des virus et des bactéries (résistantes aux médicaments), " a déclaré Schmidt. " De plus, ces puces pourraient être très utiles pour la recherche fondamentale en biologie moléculaire et dans d'autres sciences de la vie, car elles peuvent fournir une analyse de nano- et microparticules uniques sans avoir besoin d'un équipement coûteux. Et ils nécessitent une quantité relativement faible de compétences expérimentales. »