La surveillance des niveaux de glucose est l’un des éléments clés de la surveillance de la santé. Une équipe de recherche de l'Université de Californie à Berkeley a développé un nanocapteur fluorescent indépendant de la batterie, basé sur des nanotubes de carbone à paroi unique et une forme inactive de l'enzyme glucose oxydase (GOx).

Parce que l'enzyme n'est pas sous sa forme active, l'analyte n'est pas consommé pendant la mesure et une bioimagerie continue, réversible et non invasive des niveaux de glucose dans les fluides et tissus corporels est possible, rapporte l'équipe dans la revue Angewandte. Édition Chemie Internationale .

Les niveaux de glycémie sont généralement mesurés à l’aide de capteurs électrochimiques basés sur GOx. Cependant, ces capteurs produisent du peroxyde d'hydrogène toxique comme sous-produit et, en outre, nécessitent des circuits électriques et des batteries volumineux, ce qui rend difficile la préparation de dispositifs implantables pour une mesure continue.

De minuscules SWCNT, en revanche, peuvent être intégrés dans les tissus et fournir des informations de bioimagerie :lorsqu'ils sont excités par la lumière, les SWCNT produisent un signal de fluorescence proche infrarouge qui se propage à travers les tissus et peut être facilement enregistré à l'aide de techniques de bioimagerie non invasives.

Malheureusement, la fabrication de nanocapteurs SWCNT basés sur GOx est difficile car la technologie la plus efficace pour charger des molécules sur les SWCNT (la sonication) inactive essentiellement les molécules GOx.

Markita P. Landry et son équipe de recherche de l'Université de Californie à Berkeley ont réfuté l'hypothèse selon laquelle les capteurs basés sur GOx nécessitent du GOx actif pour une détection réussie du glucose. En utilisant la sonication, ils ont préparé des capteurs SWCNT chargés de GOx qui ont détecté le glucose de manière fiable, sélective et sensible, comme démontré pour les mesures de glucose dans des tranches de sérum, de plasma et de cerveau de souris.

Les chercheurs ont expliqué cette découverte surprenante par la capacité de l’enzyme GOx inactive à lier le glucose sans le convertir. La liaison seule était suffisante pour moduler le signal de fluorescence. Pour être complètement indépendants de l’activité GOx, les chercheurs ont également construit une enzyme GOx dépourvue même du groupe réactif pour la conversion du glucose. Le capteur apo-GOx-SWCNT résultant a détecté le glucose dans les fluides corporels et les tranches de cerveau de souris de manière aussi fiable que le conjugué original de SWCNT et de GOx naturel.

Les chercheurs soulignent que l’utilisation de molécules GOx inactives présente des avantages majeurs. Par exemple, le processus de fabrication des nanocapteurs GOx-SWCNT peut être simplifié en utilisant la sonication comme étape de préparation efficace. De plus, comme l'analyte n'est pas consommé par la réaction enzymatique, aucun sous-produit toxique n'est produit et les mesures sont intrinsèquement réversibles, permettant une surveillance continue et non invasive du glucose dans les fluides tissulaires.

Plus d'informations : Shoichi Nishitani et al, Conjugués de nanotubes de glucose oxydase et de carbone pour des nanocapteurs de glucose transférables dans les tissus, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI :10.1002/anie.202311476

Informations sur le journal : Angewandte Chemie International Edition

Fourni par Wiley