Un appareil microfluidique pour diagnostiquer la septicémie
Lorsque le temps presse dans les hôpitaux, un système automatisé peut détecter un biomarqueur pour une maladie mortelle est essentiel. La septicémie est une de ces maladies où les médecins doivent prendre rapidement une décision pour traiter cette affection du sang chez un patient.
Utiliser l’interleukine-6 comme biomarqueur
Cette maladie se produit lorsque le sang en envahi de microbes pathogènes et qu’il n’est pas traité rapidement. Si rien n’est fait, cela peut entraîner un choc septique, une chute de la pression artérielle et un arrêt de fonctionnement des organes
Ces dernières années, des chercheurs ont découvert des biomarqueurs de protéines dans le sang qui sont des indicateurs précoces de la septicémie. L’interleukine-6 (IL-6), est une protéine produite en réponse à la septicémie, et est un candidat prometteur pour détecter cette maladie.
Chez les patients atteints de septicémie, les taux d’IL-6 peuvent augmenter plusieurs heures avant que d’autres symptômes ne se manifestent. Mais même à ces niveaux élevés, la concentration de cette protéine dans le sang est globalement trop basse pour que les dispositifs de dosage traditionnels puissent la détecter rapidement.
Et c’est là que l’appareil du MIT peut faire la différence pour un patient car il peut détecter le taux d’interleukine-6 en environ 25 minutes. «Pour une maladie aiguë, comme la septicémie, qui évolue très rapidement et peut mettre la vie en danger d’une personne, il est utile de disposer d’un système permettant de mesurer rapidement ce biomarqueur», déclare le premier auteur Dan Wu, un doctorant du département de génie mécanique. « Vous pouvez également surveiller fréquemment l’évolution de cette maladie. »
Les tests traditionnels qui détectent ce biomarqueur sont des machines volumineuses et coûteuses reléguées aux laboratoires. Dans leurs travaux, les chercheurs ont voulu rétrécir les composants de leur dispositif.
Des billes sont recouvertes d’un anticorps qui attire l’IL-6
Ils ont utilisé des billes dans des canaux de la taille d’un micron. Les billes sont recouvertes d’un anticorps qui attire l’IL-6, ainsi qu’une enzyme qui est un catalyseur, appelée peroxydase de raifort. Les billes et l’échantillon de sang sont injectés dans le dispositif et pénètrent dans une «zone de capture de l’analyte».
Après environ 10 minutes, les protéines IL-6 se sont liées aux anticorps sur les billes. Puis des vannes forcent le mélange dans une boucle plus petite, appelée «zone de détection», où elles restent piégées. Un petit aimant collecte les perles pour un bref lavage avant de les relâcher. Après environ 10 minutes, de nombreuses billes sont collées sur une électrode revêtue d’un anticorps séparé qui attire l’IL-6. À ce moment, une solution coule dans la boucle et lave les billes non attachées, tandis que celles contenant la protéine IL-6 restent sur l’électrode.
Une solution qui contient une molécule spécifique qui réagit à l’enzyme de raifort pour créer un composé répondant à l’électricité. Lorsqu’une tension est appliquée à la solution, chaque bille restante crée un petit courant. Une technique de chimie appelée «ampérométrie» convertit ce courant en un signal lisible. L’appareil compte les signaux et calcule alors la concentration en IL-6.
«De leur côté, les médecins ne font que charger un échantillon de sang à l’aide d’une pipette. Ensuite, ils appuient sur un bouton et 25 minutes plus tard, ils connaissent la concentration en IL-6 », explique Wu.
Un dispositif très performant
Ce dispositif capture des concentrations d’IL-6 aussi basses que 16 picogrammes par millilitre, ce qui est inférieur aux concentrations qui signalent une septicémie, ce qui signifie que ce dispositif est suffisamment sensible pour permettre une détection cliniquement pertinente.
Les chercheurs envisagent maintenant de créer un ensemble de biomarqueurs importants de la septicémie que ce dispositif pourra capturer, notamment l’interleukine-6, l’interleukine-8, la protéine C-réactive et la procalcitonine. Mais il n’existe vraiment aucune limite quant au nombre de biomarqueurs que l’appareil peut mesurer, quelle que soit la maladie, déclare Wu.
« C’est une plate-forme très générale », déclare Wu. « Si vous souhaitez augmenter l’empreinte physique du périphérique, vous pouvez augmenter la taille et concevoir davantage de canaux pour détecter autant de biomarqueurs que vous le souhaitez. »
Source : MIT
Crédit photo : Pixabay