Les ingénieurs biomédicaux et les chercheurs en génome de l'Université Duke ont développé une approche de preuve de principe utilisant la lumière pour détecter les infections avant que les patients ne présentent des symptômes.

L'approche a été démontrée dans des échantillons humains, et les chercheurs développent aujourd'hui la technique de placement sur puce, qui pourrait fournir rapidement, informations simples et fiables sur un patient. Un dispositif de diagnostic basé sur cette puce pourrait également être rendu portable.

Les chercheurs ont développé une nanoparticule à base d'argent qui se concentre sur un marqueur moléculaire spécifique qui se déverse dans la circulation sanguine aux premiers stades d'une infection. Lorsque la lumière est dirigée vers l'échantillon, la nanoparticule attachée à un marqueur moléculaire reflétera une empreinte optique distincte.

« Nous avons démontré pour la première fois que l'utilisation de ces nanosondes permet de détecter des matériels génétiques spécifiques prélevés sur des échantillons humains, " dit Tuan Vo-Dinh, le professeur émérite R. Eugene et Susie E. Goodson de génie biomédical à la Duke' Pratt School of Engineering et directeur du Fitzpatrick Institute for Photonics à Duke. Il est également professeur de chimie.

Les résultats des expériences Duke apparaissent en ligne dans le journal Analytica Chimica Acta . Hsin Neng Wang, un post-doctorant au laboratoire de Vo-Dinh, était le premier auteur de l'article.

Dans ce projet interdisciplinaire, l'équipe Vo-Dinh a collaboré étroitement avec des scientifiques du Duke's Institute for Genome Sciences &Policy (IGSP) qui ont développé une méthode de mesure de la réponse de l'hôte à l'infection par le profilage de l'ARN.

La recherche est soutenue par les National Institutes of Health, l'Agence des projets avancés de défense, le ministère de la Défense et la Fondation Wallace H. Coulter.

Dans les expériences Duke, les nanosondes sont utilisées en conjonction avec un phénomène décrit pour la première fois dans les années 1970, connu sous le nom de diffusion Raman améliorée en surface (SERS). Quand la lumière, généralement à partir d'un laser, est brillé sur un échantillon, la molécule cible vibre et se disperse dans sa propre lumière unique, souvent appelée dispersion Raman. Cependant, cette réponse Raman est extrêmement faible.

"Lorsque la molécule cible est couplée à une nanoparticule ou nanostructure métallique, la réponse Raman est grandement améliorée par l'effet SERS - souvent plus d'un million de fois, " dit Vo-Dinh, qui étudie les applications potentielles du SERS depuis des décennies.

« Cette importante étude de validation de principe ouvre désormais la voie au développement de dispositifs qui mesurent plusieurs marqueurs dérivés du génome qui aideront à un diagnostic plus précis et plus rapide des maladies infectieuses au point de soins, " a déclaré Geoffrey Ginsburg, directeur de médecine génomique à l'IGSP, directeur exécutif du Center for Personalized Medicine de Duke Medicine, et professeur de médecine et de pathologie.

« Cela guiderait les décisions de soins qui conduiront à un traitement plus efficace et à de meilleurs résultats de la thérapie antimicrobienne, " a déclaré Ginsburg. " Les diagnostics au point de service sont très prometteurs pour accélérer la médecine de précision et, plus important, aider les patients dans les milieux à ressources limitées à accéder aux tests moléculaires. »