L'œstrogène est une petite molécule, mais il peut avoir de grands effets sur les humains et les autres animaux. L'œstrogène est l'une des principales hormones qui régulent le système reproducteur féminin - il peut être surveillé pour suivre la fertilité humaine et est parfois administré au bétail comme les vaches et les moutons pour contrôler le cycle de reproduction.
Des chercheurs de l'Université Victoria de Wellington, en Nouvelle-Zélande ont développé un nouveau capteur capable de détecter de faibles niveaux d'E2, l'une des principales hormones œstrogènes, dans les liquides. Le capteur envoie un signal électronique est la présence d'œstrogènes et, avec un développement ultérieur, pourrait tester les niveaux d'œstrogènes dans les fluides corporels ou tester les cours d'eau pour la contamination par les œstrogènes qui pourrait présenter un risque pour les humains et l'environnement.
Le capteur, que les chercheurs décrivent dans un article du Journal of Vacuum Science and Technology B , a un design simple, donne des lectures en temps réel, pourrait être intégré dans un système de surveillance électronique et utilise très peu d'énergie - des avantages qu'il a par rapport à d'autres types de méthodes de détection.
Les appareils utilisent de petits extraits d'ADN appelés aptamères pour s'accrocher aux molécules d'œstrogène.
« Les aptamères sont un outil potentiellement puissant pour les capteurs car ils sont si polyvalents et sélectifs, " a déclaré Natalie Plank, un chercheur qui étudie la fabrication de dispositifs en nanomatériaux à l'Université Victoria de Wellington.
Les aptamères sont développés par un processus similaire à la sélection naturelle. A partir d'une population de départ diversifiée de différentes séquences nucléotidiques d'ADN ou d'ARN, ceux qui se lient le mieux à la molécule cible sont enrichis sélectivement, et le processus est répété sur plusieurs « générations ».
Les aptamères de liaison aux œstrogènes utilisés par Plank et ses collègues ont d'abord été développés par Ken McNatty, professeur de biologie de la reproduction à l'Université Victoria de Wellington. Une fois que la séquence appropriée de nucléotides est connue, les aptamères peuvent être facilement générés.
Plank et son équipe ont attaché leurs aptamères de liaison aux œstrogènes à l'autre partie importante de leur appareil :le transistor à effet de champ à couche mince de nanotubes de carbone (CNT FET). Les FET CNT fonctionnent comme les transistors traditionnels, mais utilisez des nanotubes de carbone à la place du silicium.
Une fois que les chercheurs ont attaché les aptamères aux nanotubes de carbone, ils ont testé les appareils dans un tampon spécifiquement choisi car il a des propriétés similaires aux fluides biologiques. L'équipe a testé deux aptamères différents de liaison aux œstrogènes :l'un de 35 unités de long et l'autre de 75 unités de long. Ils ont découvert qu'en présence d'œstrogènes, le dispositif aptamère court produisait un signal électrique, alors que le dispositif aptamère long ne l'a pas fait.
Les chercheurs pensent que cela est dû aux propriétés de la solution tampon qu'ils ont utilisée. Lorsque le tampon est placé au-dessus du FET CNT, la tension aux bornes du dispositif amène les molécules dans le tampon à s'organiser en une bicouche électriquement stable au-dessus du transistor. Les molécules d'œstrogène captées par l'aptamère court perturbent cette couche, qui à son tour modifie le courant à travers l'appareil. Les molécules d'œstrogène capturées par l'aptamère le plus long sont probablement maintenues au-dessus de la bicouche, et ainsi ne pas créer le signal électrique.
Plank note que si de l'eau a été utilisée dans l'appareil, au lieu du tampon biologiquement similaire, le long aptamère pourrait également produire un signal car la couche électriquement sensible serait plus épaisse.
À l'avenir, le groupe prévoit de tester l'appareil dans une configuration plus complexe, par exemple avec un fluide biologique réel comme l'urine qui a de nombreux composants dissous. Et les chercheurs peuvent ne pas se limiter à la détection des œstrogènes. La beauté des capteurs aptamères plus CNT FET est que les aptamères peuvent être facilement remplacés par de nouveaux qui ciblent une molécule différente, dit Planche. "C'est un moyen très polyvalent de construire un capteur, " a-t-elle noté.
