Le microlaboratoire mesure le niveau de sucre avec une goutte de sueur

La mesure précise et opportune de la glycémie est un élément essentiel du diagnostic médical. En particulier, la carence en insuline et l'excès de sucre dans le sang sont deux des principales causes de diabète, et les deux peuvent être identifiés en examinant les niveaux de glucose. À l'heure actuelle, sur la base des technologies de la fibre optique et de la microhydrodynamique, les chercheurs ont développé un appareil peu coûteux et extrêmement sensible, qui est une sorte de «microlaboratoire» qui a la capacité de déterminer les niveaux de glucose avec une seule goutte de sueur.

À propos de la technologie d'origine - sous la coupe.


Une équipe de l'Université polytechnique de Hong Kong et de l'Université du Zhejiang développe un dispositif pour le diagnostic précoce et la prévention du diabète.

La technologie utilisée appartient à un nouveau domaine appelé «optohydrodynamique», associant la perception photonique (en utilisant les propriétés de la lumière pour détecter la présence de certains produits chimiques) et la microhydrodynamique (étude du comportement de l'écoulement de petits volumes de liquide à travers des microcanaux).
L'unicité du nouveau dispositif est que, selon un article de Biomedical Optics Express, il utilise des fibres pour détecter le glucose. L'introduction de ce type de capteur dans une puce microhydrodynamique rend l'appareil non seulement extrêmement sensible, mais également pratique pour un usage quotidien et, surtout, peu coûteux.

A. Ping Zhang, professeur agrégé de génie électrique à l'Université polytechnique de Hong Kong, parle de l'approche photonique comme l'une des technologies de détection ultra-précises les plus prometteuses.
Lorsque nous combinons la photonique avec des plates-formes de petite taille (puces microhydrodynamiques), nous obtenons un microlaboratoire analytique compact qui fournit rapidement des données précises.
D'autres chercheurs ont tenté d'incorporer des capteurs électrochimiques qui détectent la présence de glucose dans les canaux microhydrodynamiques afin de produire des puces compactes et peu coûteuses, mais ont rencontré des problèmes tels que des interférences électromagnétiques dans les capteurs électrochimiques. C'est pourquoi l'équipe a choisi une fibre qui n'est pas soumise à un tel impact.

Le biocapteur à fibre optique détecte même des quantités extrêmement faibles de glucose en solution.


Dans leur article, Zhang et ses collègues décrivent la technique par laquelle ils ont combiné un biocapteur à fibre optique avec une puce microhydrodynamique pour créer un dispositif optohydrodynamique pour une détermination ultra-précise des niveaux de glucose qui ne sont pas sensibles aux interférences électromagnétiques. Le capteur optique qu'ils ont créé est extrêmement sensible aux changements de l'indice de réfraction du milieu qui l'entoure. Pour transformer cet appareil en capteur de glucose, les scientifiques ont utilisé un film de glucose oxydase comme matériau détecteur; Le choix de ce matériau est dû à sa réaction au glucose en solution.

Pour maintenir la couche réceptrice et améliorer la qualité et la stabilité du signal, l'équipe a également appliqué une couche de polyéthylèneimine (PEI) et une couche d'acide polyacrylique (PAA) directement sur le capteur. Zhang explique que le film PEI / PAA à deux couches " contrôle l'oxydation du glucose sur un catalyseur de glucose oxydase et répond à cette oxydation en gonflant ou en se contractant ."

Zhang dit qu'après une série de tests, l'équipe est parvenue à la conclusion que «le capteur à fibre optique est très sensible en soi et peut détecter des concentrations de glucose oxydase extrêmement faibles, de l'ordre de 1 nmol (10 molarité moins le neuvième degré) », mais après avoir introduit en puce microhydrodynamique, les performances du capteur ont " nettement augmenté ".
L'extension de la plage de mesure n'a pas été la seule amélioration du capteur: le temps de mesure a été significativement réduit, selon les chercheurs, " il est passé de 6 minutes à 70 secondes ".

L'appareil détecte le glucose dans une solution - par conséquent, il peut être utilisé pour mesurer les niveaux de glucose dès la moindre goutte de sueur.

" Ce fait rend la technologie idéale pour le diagnostic précoce du diabète en mesurant le glucose de la sueur ." - prof. Et Pin Zhang.

À l'avenir, l'équipe prévoit de développer un certain nombre de dispositifs multifonctionnels - «microlaboratoires» pour la recherche et le développement dans divers domaines, du diagnostic biomédical au suivi environnemental, ainsi qu'au développement de médicaments.

Source: https://habr.com/ru/post/fr394177/