Vous avez mal à la gorge et les reniflements? La récente montée des tests rapides à domicile a permis de savoir si vous avez une maladie grave comme Covid-19 ou simplement une touche d’allergies printanières. Mais bien que rapide et pratique, ces tests à domicile sont moins sensibles que ceux disponibles au bureau du médecin, ce qui signifie que vous pouvez toujours tester négatif même si vous êtes infecté.
Une solution peut prendre la forme d’une nouvelle technologie de biodétection à faible coût qui pourrait faire des tests à domicile rapides jusqu’à 100 fois plus sensibles aux virus comme Covid-19. Le diagnostic pourrait étendre un dépistage rapide pour d’autres conditions mortelles comme le cancer de la prostate et la septicémie.
Créée par des chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley, le test combine un processus d’évaporation naturel appelé le « effet de boucle de café » avec la plasmonique et l’IA pour détecter les biomarqueurs de la maladie avec une précision remarquable en quelques minutes.
« Cette technique simple mais efficace peut offrir des résultats très précis dans une fraction du temps par rapport aux méthodes de diagnostic traditionnelles, » a déclaré Kamyar Behrouzi, qui a récemment terminé un doctorat. Dans les systèmes micro-électromécaniques et les nano-ingénieurs à UC Berkeley. « Notre travail ouvre la voie à des diagnostics plus abordables et accessibles, en particulier dans les paramètres à faible ressource. »
La technologie est décrite dans une étude récente publiée dans la revue Communications de la nature.
Combiner des boucles de café et des nanoparticules
Regardez attentivement n’importe quelle tache de café ou de vin, et vous pourriez observer que le contour de la tache est beaucoup plus sombre que l’intérieur. Cela est dû à un phénomène physique appelé l’effet de rotation de café: à mesure qu’une gouttelette de liquide s’évapore, elle génère un débit qui pousse les particules en suspension vers le bord de la gouttelette. Si les particules sont pigmentées, comme ils sont dans le café et le vin, la tache résultante sera plus foncée autour du bord qu’au milieu.
En 2020, Behrouzi développait un biocapteur pour détecter Covid-19 lorsqu’il a remarqué que des gouttelettes de sa solution expérimentale laissaient des taches en forme d’anneau pendant qu’ils séchaient. Il s’est rendu compte que cet effet de remise du café pouvait être utilisé pour concentrer facilement les particules du virus Covid-19, ce qui les rend plus faciles à détecter.
« Nous avons compris que nous pourrions utiliser cet effet de rotation de café pour construire quelque chose de mieux que ce que nous avons initialement mis en place à créer, » Dit Behrouzi.
La technologie de test rapide utilise de minuscules particules appelées nanoparticules plasmoniques qui interagissent avec la lumière de manière unique. Pour effectuer le test, un utilisateur ajoute d’abord une gouttelette de protéines liées à la maladie contenant une maladie, telle que d’une joue ou d’un écouvillonnage nasal – à une membrane. Au fur et à mesure que la goutte de goutte sèche, elle concentre les biomarqueurs de la maladie dans la bague de café. L’utilisateur ajoute ensuite une deuxième gouttelette contenant des nanoparticules plasmoniques qui ont été conçues pour s’en tenir aux biomarqueurs de la maladie.
Si les biomarqueurs sont présents, les nanoparticules s’agrégèrent dans certains modèles qui changent comment la lumière interagit avec la membrane. Ce changement peut être détecté à l’œil ou à l’aide d’une application pour smartphone alimentée par AI.
La technologie donne des résultats en moins de 12 minutes et est 100 fois plus sensible à la détection de Covid-19 que les tests équivalents.
« L’une des protéines clés que nous sommes en mesure de détecter avec cette méthode est un biomarqueur de septicémie, une réponse inflammatoire potentiellement mortelle à une infection bactérienne qui peut se développer rapidement chez les personnes de plus de 50 ans, » L’auteur principal de l’étude Liwei Lin, un éminent professeur de génie mécanique à UC Berkeley. « Chaque heure est critique, mais la culture des bactéries pour déterminer la source de l’infection peut prendre quelques jours. Notre technique pourrait aider les médecins à détecter la septicémie en 10 à 15 minutes. »
Les chercheurs ont créé un prototype d’un kit de test à domicile, similaire aux kits de test à la maison Covid, qui comprend des composants imprimés en 3D pour aider à guider le placement de l’échantillon et des gouttelettes plasmoniques.
« Pendant la pandémie Covid-19, nous nous sommes appuyés sur des tests à domicile pour savoir si nous étions infectés ou non, » Dit Lin. « J’espère que notre technologie facilite et plus accessible pour que les gens dépissent régulièrement des conditions comme le cancer de la prostate sans quitter la maison. »
Les co-auteurs supplémentaires de l’étude incluent Zahra Khodabakhshi Fard, Chun-Ming Chen, Peisheng lui et Megan Teng d’UC Berkeley.
