Un bio-ingénieur de Harvard et un ingénieur aéronautique du MIT ont créé un nouvel appareil capable de détecter des cellules cancéreuses uniques dans un échantillon de sang, permettant potentiellement aux médecins de déterminer rapidement si le cancer s'est propagé à partir de son site d'origine.

Le dispositif microfluidique, décrit dans l'édition en ligne du 17 mars de la revue Petit , est de la taille d'un centime, et pourrait également détecter des virus tels que le VIH. Il pourrait éventuellement être développé en tests à faible coût pour les médecins à utiliser dans les pays en développement où l'équipement de diagnostic coûteux est difficile à trouver, dit Mehmet Toner, professeur de génie biomédical à la Harvard Medical School et membre de la division Harvard-MIT des sciences et technologies de la santé.

Toner a construit une version antérieure de l'appareil il y a quatre ans. Dans cette version originale, le sang prélevé sur un patient passe devant des dizaines de milliers de minuscules tenons de silicium recouverts d'anticorps qui adhèrent aux cellules tumorales. Toutes les cellules cancéreuses qui touchent les poteaux sont piégées. Cependant, certaines cellules pourraient ne jamais rencontrer les messages du tout.

Le toner a pensé que si les poteaux étaient poreux au lieu de solides, les cellules pourraient les traverser, ce qui rend plus probable qu'ils collent. Pour y parvenir, il a demandé l'aide de Brian Wardle, professeur agrégé d'aéronautique et d'astronautique au MIT, et un expert dans la conception de matériaux composites avancés de nano-ingénierie pour fabriquer des pièces d'avion plus solides.

De cette collaboration est né le nouveau dispositif microfluidique, parsemé de nanotubes de carbone, qui recueille les cellules cancéreuses huit fois mieux que la version originale.

Capturé par des nanotubes

Les cellules tumorales circulantes (cellules cancéreuses qui se sont libérées de la tumeur d'origine) sont normalement très difficiles à détecter, parce qu'il y en a si peu - généralement seulement plusieurs cellules par échantillon de 1 millilitre de sang, qui peut contenir des dizaines de milliards de cellules sanguines normales. Cependant, la détection de ces cellules sécessionnistes est un moyen important de déterminer si un cancer s'est métastasé.

« De tous les décès dus au cancer, 90 pour cent ne sont pas le résultat d'un cancer sur le site primaire. Ils proviennent de tumeurs qui se sont propagées à partir du site d'origine, ", dit Wardle.

Lors de la conception de matériaux avancés, Wardle utilise souvent des nanotubes de carbone - minuscules, cylindres creux dont les parois sont des réseaux d'atomes de carbone. Les assemblages des tubes sont très poreux :Une forêt de nanotubes de carbone, qui contient 10 à 100 milliards de nanotubes de carbone par centimètre carré, contient moins de 1 pour cent de carbone et 99 pour cent d'air. Cela laisse beaucoup d'espace pour que le fluide s'écoule.

L'équipe MIT/Harvard a placé diverses géométries de forêt de nanotubes de carbone dans le dispositif microfluidique. Comme dans l'appareil d'origine, la surface de chaque tube peut être décorée d'anticorps spécifiques des cellules cancéreuses. Cependant, car le fluide peut traverser aussi bien les géométries forestières qu'autour d'elles, il y a beaucoup plus de chances que les cellules ou particules cibles soient capturées.

Les chercheurs peuvent personnaliser l'appareil en fixant différents anticorps à la surface des nanotubes. La modification de l'espacement entre les caractéristiques géométriques des nanotubes leur permet également de capturer des objets de différentes tailles - des cellules tumorales, environ un micron de diamètre, jusqu'aux virus, qui ne font que 40 nm.

Les chercheurs commencent maintenant à travailler sur l'adaptation de l'appareil pour le diagnostic du VIH. Le dispositif original de détection des cellules cancéreuses de Toner est actuellement testé dans plusieurs hôpitaux et pourrait être commercialisé dans les prochaines années.

Rachid Bashir, directeur du Laboratoire de micro et nanotechnologie de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, dit que la capacité de filtrer des particules spécifiques, les cellules ou les virus d'un échantillon de sang afin qu'ils puissent être analysés est une étape critique vers la création d'appareils de diagnostic portables.

« Tout ce que vous pouvez faire pour améliorer l'efficacité de la capture, ou tout ce que vous pouvez faire de nouveau pour que les particules interagissent plus efficacement avec une surface, aidera à la préparation des échantillons, " dit Bachir, qui ne faisait pas partie de l'équipe de recherche.