Des chercheurs de l'Université Queen's de Belfast ont développé un nouveau test de biomarqueur enzymatique très innovant qui a le potentiel d'indiquer les maladies et la contamination bactérienne, ce qui permet de gagner du temps, de l'argent et peut-être des vies.

Le test, développé par des scientifiques de l'Institute for Global Food Security de Queen's, peut détecter des marqueurs enzymatiques de maladies connus sous le nom de protéases chez l'homme, animaux et produits alimentaires.

Les protéases sont cruciales pour la croissance des micro-organismes et sont responsables de la progression de nombreuses maladies.

Les niveaux de protéases peuvent être très élevés dans l'urine des patients atteints d'insuffisance rénale diabétique, ou sur les sites de plaies infectées. De la même manière, chez les vaches, une élévation des protéases dans leur lait peut révéler des maladies telles que la mammite bovine, un type d'infection de la glande mammaire. Dans la nourriture, les protéases produites par des bactéries contaminées dans la viande et les produits laitiers peuvent conduire au rancissement, ainsi qu'une diminution de la durée de conservation et de la qualité.

Les méthodes actuelles de détection des protéases sont coûteuses, chronophage et ne sont pas toujours efficaces. Des scientifiques du Queen's Institute for Global Food Security ont mis au point un nanocapteur qui a permis de détecter des détection rapide et économique de la protéase dans le lait et l'urine.

Dr Claire McVey, Chercheur de Queen's et co-auteur de l'étude publiée dans une revue de premier plan Nano-recherche , explique :« Non seulement le test est bon marché à produire, mais il peut être utilisé n'importe où et ne dépend pas des conditions de laboratoire. Éliminer le besoin d'effectuer des tests en laboratoire change la vie. En plus d'être rentable, cela signifie un diagnostic plus rapide."

Le nanocapteur à base de nanoparticules d'or conçu par les chercheurs de Queen's indique quand les protéases sont présentes grâce à une réaction visible de changement de couleur. Les nanoparticules d'or sont bien connues pour leur capacité à accélérer l'oxydation d'un produit chimique appelé tétraméthylbenzidine (TMB), visible à travers une formation de couleur bleu vif.

Lorsque la caséine (une molécule présente dans le lait) est ajoutée à des nanoparticules d'or, il entoure les nanoparticules agissant comme une barrière protectrice de surface. Lors de l'introduction du TMB, la caséine empêche la réaction d'oxydation, ce qui signifie qu'il n'y a pas ou seulement un léger changement de couleur.

Lorsque des protéases sont présentes, ils « mangent » la barrière protectrice de caséine, exposer la surface des nanoparticules d'or. Dans ce cas, lorsque le TMB est ajouté, les protéases ont éliminé la caséine, ce qui signifie que l'oxydation se produit rapidement, provoquant un changement rapide de couleur.

Dr Cuong Cao, l'universitaire principal de l'étude : « Lorsque nous ajoutons du TMB aux nanoparticules d'or recouvertes de caséine, nous pouvons dire pratiquement instantanément si des protéases sont présentes en fonction du fait que la solution vire au bleu ou non. Normalement, de tels tests prennent beaucoup plus de temps."

En utilisant cette approche, les protéases peuvent être détectées en 90 minutes sans avoir besoin d'un équipement de laboratoire compliqué ou coûteux.

En outre, les « ingrédients » pour fabriquer le nanocapteur sont facilement disponibles et à faible coût. Les nanoparticules d'or peuvent être produites en abondance, avec peu de restrictions sur les exigences de stockage, ce qui en fait une substance durable et bon marché.

L'approche développée par les chercheurs du Queen's a été testée sur le lait et l'urine mais elle pourrait être adaptée pour un certain nombre d'autres applications.

Le Dr Cao explique :« L'utilisation de molécules autres que la caséine pour recouvrir la surface a le potentiel de détecter d'autres types de biomarqueurs enzymatiques. Par exemple, enrober les nanoparticules de lipides pourrait détecter l'enzyme lipase, qui pourraient aider au diagnostic de maladies telles que la pancréatite.

« Suite à la validation complète de ce test, nous aimerions explorer comment nous pourrions étendre l'application pour détecter une foule d'autres maladies ou aliments contaminés. Cette nouvelle approche permettra l'identification de biomarqueurs enzymatiques au point de service. Cela pourrait changer le paysage de la détection et du diagnostic des biomarqueurs enzymatiques, avoir un impact non seulement sur la sécurité alimentaire, mais sur le diagnostic des maladies liées aux enzymes chez les animaux et les humains. La portée potentielle de ce test est énorme."

Professeur Elliott, fondateur de l'Institute for Global Food security et co-investigateur de l'étude a commenté :« La capacité de diagnostiquer rapidement une maladie ou une contamination peut avoir un impact énorme sur la façon dont les problèmes graves peuvent être traités. Le coût ultra-faible du système aider à réduire les coûts des tests et pourrait transformer la quantité de tests effectués dans les pays en développement. »