Les chercheurs ont conçu un système qui reconnaît rapidement les molécules biologiques spécifiques qui peuvent indiquer une maladie.

L'équipe de l'Imperial College de Londres a développé un capteur à l'échelle nanométrique capable de détecter sélectivement des molécules de protéines au niveau d'une seule molécule, ce qui pourrait aider au diagnostic clinique précoce.

Lors de l'analyse d'échantillons de fluides corporels à la recherche de signaux de maladie, les scientifiques recherchent souvent des molécules très rares au sein d'un mélange complexe. Afin de trouver de telles « aiguilles dans une botte de foin », les scientifiques utilisent souvent des méthodes qui détectent des molécules uniques à la fois.

Une technologie prometteuse est la détection des nanopores, où les molécules individuelles sont passées à travers un très petit trou de la taille d'un nanomètre. Ce processus permet à chaque molécule de produire sa propre signature unique, sans avoir besoin d'une longue préparation d'échantillon ou d'une modification chimique.

Cependant, différentes molécules de même taille peuvent produire des signaux très similaires, rendant difficile l'identification unique de la molécule cible.

Pour résoudre ce problème, une équipe dirigée par l'Imperial College de Londres a développé un système basé sur un nanopore et un transistor nanométrique, qui peuvent reconnaître des molécules cibles de la même manière que les récepteurs biologiques. Les détails de leur nouveau système sont publiés aujourd'hui dans Communication Nature .

Serrure et clé

Les récepteurs reconnaissent les molécules avec des formes particulières et se lient à elles dans un mécanisme de verrouillage et de clé. Dans cette étude, le transistor à l'échelle nanométrique était fabriqué à partir d'un matériau polymère qui pouvait être imprimé d'un site de liaison – « la serrure ». Cela permet au système de détecter la seule « clé » correspondante – une molécule cible spécifique.

Pour tester que le système fonctionne comme prévu, l'équipe l'a utilisé pour détecter l'anticorps qui se lie à l'insuline, un mécanisme important dans le diagnostic du diabète. Cependant, l'équipe affirme que la conception du système peut également être facilement appliquée à la détection d'une gamme beaucoup plus large de molécules biologiques.

Co-auteur de l'étude Professeur Joshua Edel, du Département de chimie de l'Impériale, a déclaré :« Nous avons montré que nous pouvons imprimer un polymère à l'entrée du nanopore avec la forme du « verrou » naturel de la molécule « clé » que nous recherchons, imitant les récepteurs biologiques.

Ouverture et fermeture du portail

Les chercheurs ont également ajouté une autre fonctionnalité au nouveau système pour résoudre un autre problème de détection des nanopores :si les molécules passent trop rapidement à travers le nanopore, ils peuvent ne pas être détectés.

Ils ont ajouté une électrode attachée au revêtement polymère du pore, former un transistor nanométrique, auquel une tension pourrait être appliquée. Cela fait que le pore agit comme une porte - la tension appliquée peut "ouvrir" ou "fermer" la porte, contrôler le transport des molécules à travers le pore.

Dr Alexandre Ivanov, du Département de chimie de l'Impériale, a déclaré:"Nous avons maintenant un biocapteur vraiment réglable. En ajoutant une nouvelle complexité au système, nous pouvons contrôler le transport des molécules et disposer de plus de temps pour étudier une molécule spécifique."

Professeur Youri Korchev, du Département de médecine de l'Impériale, ajoute :« Le système complet combine concentration, vitesse et sélectivité réglables, qui seront cliniquement pertinentes dans la recherche de protéines rares telles que des types spécifiques d'anticorps et de molécules d'ADN. »