Des chercheurs du MIT et de Northeastern ont mis au point un nouveau système de surveillance d'indicateurs biomédicaux - tels que les niveaux de sodium ou de glucose dans le sang - qui pourrait un jour conduire à des dispositifs implantables qui permettraient, par exemple, les personnes atteintes de diabète de vérifier leur glycémie simplement en jetant un coup d'œil à une zone de la peau.

Un certain nombre de chercheurs ont développé des systèmes à base de microparticules — creux, particules microscopiques remplies de produits chimiques spécifiques - pour surveiller des conditions biomédicales ou pour l'administration sélective de médicaments à certains organes ou zones du corps. Mais un inconvénient de ces systèmes est que les particules sont suffisamment petites pour être balayées du site initial au fil du temps. Le nouveau système implique un type différent de microparticule qui peut éviter ce problème.

Alors que les particules traditionnelles sont sphériques, les nouvelles particules ont la forme de longs tubes. La faible largeur des tubes, qui est comparable à celui des microparticules étudiées précédemment, maintient le contenu des tubes à proximité immédiate du sang ou des tissus corporels, ce qui permet aux particules de détecter et de répondre facilement aux conditions chimiques ou autres de leur environnement. La longueur relativement plus importante des tubes maintient les tubes très bien ancrés en place pour une surveillance à long terme, peut-être pendant des mois.

Les particules pourraient éventuellement être utilisées pour surveiller les niveaux de glucose des diabétiques ou les niveaux de sel de ceux qui souffrent d'une maladie pouvant provoquer des fluctuations des concentrations de sel dans le sang.

Les nouvelles découvertes sont publiées dans le journal Actes de l'Académie nationale des sciences , dans un article publié en ligne en janvier et à paraître bientôt dans la version imprimée. Il a été co-écrit par Karen Gleason, le professeur Alexander et I. Michael Kasser de génie chimique au MIT; Heather Clark, professeur de sciences pharmaceutiques à l'Université Northeastern; Gozde Ozaydin-Ince, chercheur postdoctoral au MIT; et le doctorant du Nord-Est J. Matthew Dubach.

Le processus de création des nouvelles nanoparticules est une émanation des travaux de Gleason sur une méthode de revêtement de matériaux en vaporisant le matériau de revêtement et en le laissant se déposer sur une surface à revêtir. Dans un ouvrage publié le mois dernier, elle et ses collègues avaient montré que cette technique - appelée dépôt chimique en phase vapeur (CVD) - pouvait être utilisée pour revêtir un matériau contenant des pores microscopiques, rendant ainsi les pores encore plus petits et leur donnant une surface qui pourrait répondre aux propriétés chimiques des matériaux qui les traversent.

Ce nouveau travail utilise CVD pour revêtir une couche d'oxyde d'aluminium qui a été gravée pour contenir de minuscules pores, et, comme dans le travail précédent, le revêtement s'étend jusqu'aux parois de ces pores. Mais alors le matériau enduit lui-même est dissous, ne laissant qu'une série de tubes creux là où se trouvaient les pores. Avant ça, bien que, un autre matériau peut être ajouté - quelque chose qui répond à l'environnement, ou un médicament à délivrer, par exemple. Les tubes sont ensuite bouchés à chaque extrémité.

Gleason explique que ces "microvers, " comme elle les appelle, peut ensuite être injecté sous la peau pour former un « tatouage » fluorescent. émet une lumière d'une couleur particulière - en réponse à la présence d'un produit chimique spécifique, « le degré de fluorescence fournit une surveillance physiologique continue d'un produit chimique spécifique » dans le corps, et peut être surveillé à travers la peau. La lumière émise par le produit chimique fluorescent "est visible à l'œil humain, et peut ainsi être directement interprété par le patient sans avoir besoin de moniteurs encombrants, " dit-elle.

Alors que les premiers micro-vers étaient conçus pour détecter les niveaux de sel, et ont été testés avec succès sur des souris, il existe une variété d'applications potentielles, dit Gleason. Une possibilité importante consiste à mesurer les niveaux de glucose :« Un contrôle strict des niveaux de glucose peut aider les individus à éviter les effets secondaires dévastateurs du diabète, la première cause d'insuffisance rénale, cécité chez l'adulte, dommages au système nerveux, et les amputations et également un facteur de risque majeur d'insuffisance cardiaque, accidents vasculaires cérébraux et malformations congénitales, " dit-elle. Le diabète touche actuellement plus de 20 millions de personnes aux États-Unis, et cela devrait doubler en 25 ans.

Les tubes sont si petits - environ 200 nanomètres de diamètre, ou moins d'un centième de la largeur d'un cheveu humain - que "le corps ne pense même pas qu'ils sont là, " Gleason dit, leur permettant de fonctionner en « mode furtif » sans déclencher de réponse physique.

Raoul Kopelman, le Richard Smalley Distinguished University Professor of Chemistry, Professeur de physique et de physique appliquée et de recherche en génie biomédical à l'Université du Michigan, appelle cela « un travail de haute qualité par une équipe d'experts, » et dit, « En principe, cela pourrait ouvrir la voie pour éviter les tests sanguins, qui ont besoin d'un laboratoire central, infirmières expertes, temps et frais supplémentaires. Cela peut être fait dans un cabinet médical, ou même à la maison. Cela évitera également les complications pour les patients présentant des ’ ou des veines ‘usées’, patients sous anticoagulants, etc. » Cependant, il a averti que « la plus grande pierre d'achoppement est le facteur de sécurité, c'est-à-dire l'approbation de la FDA. La FDA pourrait non seulement s'inquiéter de la toxicité chimique à long terme et de la bio-élimination, mais aussi sur les complications - c'est-à-dire, cela pourrait-il déclencher des caillots sanguins ? »

En plus du fait que ces micro-vers restent en place lorsqu'ils sont injectés dans le corps, leur procédé de fabrication lui-même offre un avantage significatif, dit Gleason. Étant donné que le CVD est une méthode de fabrication standard utilisée dans l'industrie des semi-conducteurs, la fabrication de ces dispositifs doit être relativement aisée et peu coûteuse.

Gleason dit, « On peut imaginer utiliser ce genre de tubes pour emballer à peu près n'importe quoi, », y compris des médicaments qui pourraient être délivrés lentement au fil du temps à travers de petites ouvertures dans les tubes.