Les smartphones sont capables de nous donner des directions lorsque nous sommes perdus, envoyer des photos et des vidéos à nos amis en quelques secondes, et même nous aider à trouver le meilleur restaurant de hamburgers dans un rayon de cinq kilomètres. Mais les chercheurs de l'Université de Houston utilisent les smartphones pour une autre fonction très importante :diagnostiquer les maladies en temps réel.

Les chercheurs développent un système de diagnostic des maladies qui offre des résultats qui pourraient être lus uniquement à l'aide d'un smartphone et d'un accessoire de lentille de 20 $.

Le système est le fruit de Jiming Bao, professeur assistant en génie électrique et informatique, et Richard Willson, Professeur Huffington-Woestemeyer de génie chimique et biomoléculaire. Il a été créé grâce à des subventions des National Institutes of Health et de la Welch Foundation, et a été présenté en février dans ACS Photonique .

Ce nouvel appareil, comme pratiquement tous les outils de diagnostic, repose sur des interactions chimiques spécifiques qui se forment entre quelque chose qui provoque une maladie - un virus ou une bactérie, par exemple - et une molécule qui se lie à cette seule chose, comme un anticorps anti-maladie. Une liaison qui se forme entre une bactérie streptococcique et un anticorps qui n'interagit qu'avec le streptocoque, par exemple, peut soutenir un diagnostic à toute épreuve.

L'astuce consiste à trouver un moyen de détecter rapidement ces interactions chimiques, à moindre coût et facilement. La solution proposée par Bao et Willson implique une simple lame de verre et un mince film d'or avec des milliers de trous percés dedans.

La création de cette diapositive est en soi une réussite. Cette tâche, dirigé par Bao, commence par une lame standard recouverte d'un matériau photosensible connu sous le nom de résine photosensible. Il utilise ensuite un laser pour créer une série de franges d'interférence - essentiellement des lignes - sur la diapositive, puis le fait pivoter de 90 degrés et crée une autre série de franges d'interférence. Les intersections de ces deux ensembles de lignes créent un motif de résille d'exposition aux UV sur la résine photosensible. La résine photosensible est ensuite développée et lavée.

Alors que la majeure partie de la diapositive est ensuite effacée, les taches entourées de lignes laser entrecroisées – les « trous » dans la résille – restent couvertes, formant essentiellement des piliers de résine photosensible.

Prochain, il expose la lame à l'or évaporé, qui se fixe à la résine photosensible et à la surface de verre propre environnante. Bao effectue alors une procédure appelée décollage, qui nettoie essentiellement les piliers de résine photosensible et le film d'or qui leur est attaché.

Le résultat final est une lame de verre recouverte d'un film d'or avec des rangées et des colonnes ordonnées de trous transparents où la lumière peut passer.

Ces trous, mesurant environ 600 nanomètres chacun, sont la clé du système. L'appareil de Willson et Bao diagnostique une maladie en bloquant la lumière avec une liaison maladie-anticorps - plus quelques ingrédients supplémentaires.

C'est ici qu'intervient Willson. Un ingénieur biomoléculaire de renommée internationale, Willson commence par placer des anticorps anti-maladie dans les trous, où ils sont cajolés pour coller à la surface du verre. Prochain, il fait couler un échantillon biologique sur la lame. Si l'échantillon contient la bactérie ou le virus recherché, il se liera à l'anticorps dans le trou.

Ce lien seul, bien que, ne bloque pas la lumière. "La chose qui se lie à l'anticorps n'est probablement pas assez grosse et grise pour assombrir ce trou, vous devez donc trouver un moyen de l'assombrir d'une manière ou d'une autre, " a déclaré Willson.

Willson y parvient en faisant circuler une deuxième série d'anticorps qui se lient aux bactéries sur la lame. Des enzymes qui produisent des particules d'argent lorsqu'elles sont exposées à certains produits chimiques sont attachées à ces anticorps. Avec ce deuxième ensemble d'anticorps maintenant attachés à toutes les bactéries dans les trous, Willson expose ensuite l'ensemble du système aux produits chimiques qui encouragent la production d'argent.

Environ 15 minutes plus tard, il rince la lame. Grâce aux propriétés chimiques de l'or, les particules d'argent dans les trous resteront en place, bloquant complètement la lumière.

C'est ici qu'intervient le téléphone intelligent. L'un des avantages de ce système est que les résultats peuvent être lus avec des outils simples. Un microscope de base utilisé dans les salles de classe des écoles élémentaires, Willson a dit, fournit suffisamment de lumière et de grossissement pour montrer si les trous sont bouchés. Avec quelques petits ajustements, une lecture similaire pourrait presque certainement être faite avec l'appareil photo d'un téléphone, flash et un objectif amovible.

Ce système, alors, promet des lectures abordables et faciles à interpréter.

« Certains des systèmes de diagnostic les plus avancés ont besoin de 200 $, 000 d'instrumentation pour lire les résultats, " dit Willson. " Avec ceci, vous pouvez ajouter 20 $ à un téléphone que vous possédez déjà et le tour est joué."

Il reste encore d'importants obstacles techniques à franchir avant le déploiement du système, Willson a noté. L'un des plus grands défis consiste à trouver un moyen de faire descendre les bactéries et les virus de l'échantillon jusqu'à la surface de la lame pour garantir les résultats les plus précis.

Mais si ces problèmes sont surmontés, le système serait un excellent outil pour les prestataires de soins de santé sur le terrain.

Sur le site d'un accident industriel, par exemple, les trous sur une seule lame pourraient être peuplés de molécules qui se lient à 10 contaminants potentiels, permettant aux équipes d'intervention d'évaluer rapidement la situation. Dans les zones économiquement défavorisées, un tel système pourrait être utilisé pour dépister de grands groupes de personnes pour des problèmes de santé étendus et graves, comme le diabète.

"Il existe de nombreuses situations où un outil de diagnostic abordable, simple à utiliser et simple à interpréter pourrait être très utile, " a déclaré Willson. " Si vos articles jetables et votre lecteur sont bon marché, cela facilite grandement l'extension de votre système dans le monde réel."