Des scientifiques de l'EPFL ont développé de nouveaux biocapteurs à nanotubes utilisant la biologie synthétique, ce qui améliore leurs capacités de détection dans les biofluides complexes, comme le sang et l'urine. L'étude est publiée dans le Journal des lettres de chimie physique .

Les biocapteurs sont des appareils capables de détecter des molécules biologiques dans l'air, l'eau, ou du sang. Ils sont largement utilisés dans le développement de médicaments, diagnostic médical, et la recherche biologique. Le besoin croissant de continuité, la surveillance en temps réel des biomarqueurs dans des maladies comme le diabète stimule actuellement les efforts pour développer des dispositifs de biocapteurs efficaces et portables.

Certains des biocapteurs optiques les plus prometteurs actuellement en cours de développement sont fabriqués à partir de nanotubes de carbone monoparoi. L'émission de lumière proche infrarouge des nanotubes de carbone se situe dans la fenêtre de transparence optique des matériaux biologiques. Cela signifie de l'eau, du sang, et les tissus tels que la peau n'absorbent pas la lumière émise, ce qui rend ces biocapteurs idéaux pour les applications de détection implantables. Ces capteurs peuvent ainsi être placés sous la peau et le signal optique peut toujours être détecté sans qu'il soit nécessaire d'avoir des contacts électriques perçants à travers la surface.

Cependant, l'omniprésence des sels dans les biofluides crée un défi omniprésent dans la conception des dispositifs implantables. Il a été démontré que les fluctuations des concentrations de sel qui se produisent naturellement dans le corps affectent la sensibilité et la sélectivité des capteurs optiques basés sur des nanotubes de carbone à paroi simple enveloppés d'ADN simple brin.

Afin de surmonter certains de ces défis, une équipe de chercheurs du laboratoire d'Ardemis Boghossianat EPFL a conçu des capteurs à nanotubes optiques stables en utilisant la biologie synthétique. L'utilisation de la biologie synthétique confère une stabilité accrue aux biocapteurs optiques, ce qui les rend plus adaptés à une utilisation dans des applications de biodétection dans des fluides complexes tels que le sang ou l'urine et même à l'intérieur du corps humain.

"Ce que nous avons fait, c'est envelopper des nanotubes avec des acides nucléiques "xéno" (XNA), ou de l'ADN synthétique qui peut tolérer la variation des concentrations en sel que subit naturellement notre corps, pour délivrer un signal plus stable, " dit Ardemis Boghossian. Alice Gillen, l'auteur principal de l'article, a mené les efforts pour étudier comment certains sels affectent l'émission optique des biocapteurs.

L'étude couvre diverses concentrations d'ions dans les plages physiologiques trouvées dans les biofluides courants. En surveillant à la fois l'intensité du signal des nanotubes et le décalage de la longueur d'onde du signal, les chercheurs ont pu vérifier que les capteurs bio-ingénierie ont montré une plus grande stabilité sur une plus large gamme de concentrations de sel que les capteurs d'ADN traditionnellement utilisés sur le terrain.

"C'est vraiment la première fois qu'une véritable approche de biologie synthétique est utilisée dans le domaine de l'optique des nanotubes, " dit Boghossian. " Nous pensons que ces résultats sont encourageants pour le développement de la prochaine génération de biocapteurs optiques qui sont plus prometteurs pour les applications de détection implantables telles que la surveillance continue. "