La transcription inverse-amplification en chaîne par polymérase (RT-PCR) a été l'étalon-or pour le diagnostic pendant la pandémie de COVID-19. Cependant, la partie PCR du test nécessite un volume volumineux, machines coûteuses et prend environ une heure pour terminer, ce qui rend difficile le diagnostic rapide d'une personne sur un site de test. Maintenant, chercheurs rapportant dans ACS Nano ont développé une puce plasmofluidique qui peut effectuer une PCR en seulement huit minutes environ, ce qui pourrait accélérer le diagnostic pendant les pandémies actuelles et futures.

Un diagnostic rapide du COVID-19 et d'autres maladies virales hautement contagieuses est important pour des soins médicaux rapides, mise en quarantaine et recherche des contacts. Actuellement, RT-PCR –– qui utilise des enzymes pour transcrire à l'envers de minuscules quantités d'ARN viral en ADN, puis amplifier l'ADN afin qu'il puisse être détecté par une sonde fluorescente –– est la méthode de diagnostic la plus sensible et la plus fiable. Mais comme la partie PCR du test nécessite 30 à 40 cycles de chauffage et de refroidissement dans des machines spéciales, il faut environ une heure pour effectuer, et les échantillons doivent généralement être envoyés à un laboratoire, ce qui signifie qu'un patient doit généralement attendre un jour ou deux pour recevoir son diagnostic. Ki-Hun Jeong et ses collègues voulaient développer une puce PCR plasmofluidique qui pourrait rapidement chauffer et refroidir de minuscules volumes de liquides, permettant un diagnostic précis au point de service en une fraction du temps.

Les chercheurs ont conçu une puce en polydiméthylsiloxane de la taille d'un timbre-poste avec un réseau de microchambres pour les réactions PCR. Lorsqu'une goutte d'échantillon est ajoutée à la puce, un vide aspire le liquide dans les microchambres, qui sont positionnés au-dessus de nanopiliers de verre avec des nano-îlots d'or. Toutes les microbulles, qui pourrait interférer avec la réaction PCR, diffuser à travers un mur perméable à l'air. Lorsqu'une LED blanche est allumée sous la puce, les nano-îlots d'or sur les nanopiliers convertissent rapidement la lumière en chaleur, puis refroidir rapidement lorsque la lumière est éteinte. Les chercheurs ont testé l'appareil sur un morceau d'ADN contenant un gène SARS-CoV-2, réaliser 40 cycles de chauffage et de refroidissement et une détection de fluorescence en seulement cinq minutes, avec trois minutes supplémentaires pour le chargement de l'échantillon. L'efficacité d'amplification était de 91%, alors qu'un procédé PCR conventionnel comparable a une efficacité de 98%. Avec l'étape de transcriptase inverse ajoutée avant le chargement de l'échantillon, la durée totale du test avec la nouvelle méthode peut prendre de 10 à 13 minutes, par opposition à environ une heure pour les tests RT-PCR typiques. Le nouveau dispositif pourrait offrir de nombreuses possibilités de diagnostic rapide au point de service pendant une pandémie, disent les chercheurs.