Des chercheurs de l'EPFL ont développé un biocapteur optique hautement sensible et portable qui devrait accélérer le diagnostic d'affections mortelles comme la septicémie. Il pourrait être utilisé par les ambulances et les hôpitaux pour améliorer le processus de triage et sauver des vies.

La septicémie fait une vie toutes les quatre secondes. C'est la première cause de décès dans les hôpitaux, et l'une des dix principales causes de décès dans le monde. La septicémie est associée à la réponse inflammatoire du corps à une infection bactérienne et progresse extrêmement rapidement :chaque heure qui s'écoule avant qu'elle ne soit correctement diagnostiquée et traitée augmente le taux de mortalité de près de 8 %. Le temps est critique avec la septicémie, mais les tests actuellement utilisés dans les hôpitaux peuvent prendre jusqu'à 72 heures pour fournir un diagnostic.

De nombreux scientifiques travaillent sur cette question critique, y compris ceux d'Abionic, une spin-off de l'EPFL. Des chercheurs du Laboratoire des systèmes bionanophotoniques (BIOS) de l'École d'ingénieurs de l'EPFL viennent de dévoiler une nouvelle technologie. Ils ont développé un biocapteur optique qui réduit le temps de diagnostic du sepsis de plusieurs jours à quelques minutes. Leur nouvelle approche s'appuie sur les développements récents de la nanotechnologie et sur les effets de lumière à l'échelle nanométrique pour créer un appareil hautement portable, dispositif facile à utiliser qui peut détecter rapidement des biomarqueurs de sepsis dans la circulation sanguine d'un patient. Et leur appareil ne prend que quelques minutes pour fournir un résultat, comme un test de grossesse.

Parce que le biocapteur utilise une technologie plasmonique unique, il peut être construit à partir de petits, composants bon marché, pourtant, il peut atteindre une précision comparable aux méthodes de laboratoire de référence. L'appareil peut cribler un large panel de biomarqueurs et être adapté pour le diagnostic rapide d'un certain nombre de maladies. Il a été installé à l'hôpital universitaire de Vall d'Hebron en Espagne et utilisé dans des tests à l'aveugle pour examiner des échantillons de patients de la banque de sepsis de l'hôpital. La technologie des chercheurs est en instance de brevet, et leurs conclusions ont été récemment publiées dans Petit .

Piégeage des biomarqueurs dans les nanotrous

Le dispositif utilise une métasurface optique, dans ce cas une fine feuille d'or contenant des réseaux de milliards de nanotrous. La métasurface concentre la lumière autour des nanotrous afin de permettre une détection exceptionnellement précise des biomarqueurs. Avec ce type de métasurface, les chercheurs peuvent détecter des biomarqueurs de sepsis dans un échantillon de sang avec rien de plus qu'une simple LED et une caméra CMOS standard.

Les chercheurs commencent par ajouter à l'échantillon une solution de nanoparticules spéciales conçues pour capturer les biomarqueurs. Ils distribuent ensuite ce mélange sur la métasurface. « Toutes les nanoparticules contenant des biomarqueurs capturés sont rapidement piégées par des anticorps sur les nanotrous, " dit Alexandre Belushkin, l'auteur principal de l'étude. Lorsqu'une LED est appliquée, ces nanoparticules obstruent partiellement la lumière passant à travers la métasurface perforée. "Ces interactions à l'échelle nanométrique sont imagées par la caméra CMOS et comptées numériquement en temps réel avec une grande précision, " dit Filiz Yesilkoy, co-auteur de l'étude. Les images générées sont utilisées pour déterminer rapidement si des biomarqueurs de la maladie sont présents dans un échantillon et, si c'est le cas, dans quelle concentration. Ils ont utilisé le nouvel appareil pour mesurer les taux sériques sanguins de deux biomarqueurs importants liés à la septicémie, la procalcitonine et la protéine C réactive. Les médecins peuvent utiliser ces informations pour accélérer le triage des patients atteints de sepsis, finalement sauver des vies.

"Nous pensons que notre low-cost, un biocapteur compact serait un équipement précieux dans les ambulances et certains services hospitaliers, " dit Hatice Altug, le chef du BIOS. Les scientifiques ont déjà en tête des applications possibles. "Il y a un besoin urgent de biocapteurs aussi prometteurs afin que les médecins puissent diagnostiquer la septicémie avec précision et rapidité, réduisant ainsi au minimum la mortalité des patients, " disent Anna Fàbrega et Juan José González, médecins principaux à l'hôpital universitaire de Vall d'Hebron.