Des chercheurs de l'UCLA travaillant avec une équipe de Verily Life Sciences ont conçu un microscope mobile capable de détecter et de surveiller des biomarqueurs fluorescents à l'intérieur de la peau avec un niveau de sensibilité élevé, un outil important dans le suivi de diverses réactions biochimiques pour le diagnostic médical et la thérapie.

Ce nouveau système pèse moins d'un dixième de livre, le rendant suffisamment petit et léger pour qu'une personne puisse le porter autour de son biceps, entre autres parties de leur corps. À l'avenir, une technologie comme celle-ci pourrait être utilisée pour une surveillance continue des patients à domicile ou au point de service.

La recherche, qui a été publié dans la revue ACS Nano , était dirigé par Aydogan Ozcan, Professeur de génie électrique et de bio-ingénierie de l'UCLA et directeur associé du California NanoSystems Institute et Vasiliki Demas de Verily Life Sciences (anciennement Google Life Sciences).

Les biomarqueurs fluorescents sont couramment utilisés pour la détection du cancer et l'administration et la libération de médicaments parmi d'autres thérapies médicales. Récemment, des colorants fluorescents biocompatibles sont apparus, créer de nouvelles opportunités pour la détection et la mesure non invasive de biomarqueurs à travers la peau.

Cependant, la détection d'objets fluorescents ajoutés artificiellement sous la peau est un défi. Collagène, la mélanine et d'autres structures biologiques émettent de la lumière naturelle dans un processus appelé autofluorescence. Diverses méthodes ont été essayées pour étudier ce problème en utilisant différents systèmes de détection. La plupart sont assez chers et difficiles à rendre petits et suffisamment rentables pour être utilisés dans un système d'imagerie portable.

Pour tester le microscope mobile, les chercheurs ont d'abord conçu un fantôme de tissu, un matériau créé artificiellement qui imite les propriétés optiques de la peau humaine, comme l'autofluorescence, absorption et diffusion. La solution de colorant fluorescent cible a été injectée dans un micropuits d'un volume d'environ un centième de microlitre, plus fin qu'un cheveu humain, et par la suite implanté dans le fantôme de tissu à un demi-millimètre à 2 millimètres de la surface, ce qui serait suffisamment profond pour atteindre le sang et d'autres fluides tissulaires dans la pratique.

Pour mesurer le colorant fluorescent, le microscope portable créé par Ozcan et son équipe a utilisé un laser pour frapper la peau en biais. L'image fluorescente à la surface de la peau a été capturée via le microscope portable. L'image a ensuite été téléchargée sur un ordinateur où elle a été traitée à l'aide d'un algorithme conçu sur mesure, séparer numériquement le signal fluorescent cible de l'autofluorescence de la peau, à un niveau de détection très sensible de parties par milliard.

« Nous pouvons placer plusieurs petits biocapteurs à l'intérieur de la peau les uns à côté des autres, et grâce à notre système d'imagerie, on peut les distinguer, " a déclaré Ozcan. "Nous pouvons surveiller tous ces capteurs intégrés à l'intérieur de la peau en parallèle, même comprendre les défauts d'alignement potentiels de l'imageur portable et les corriger pour quantifier en continu un panel de biomarqueurs."

Ce cadre d'imagerie informatique pourrait également être utilisé à l'avenir pour surveiller en continu diverses maladies chroniques à travers la peau à l'aide d'un colorant fluorescent implantable ou injectable.