Des scientifiques réalisent une analyse chimique totale portable sans pompe ni tube
La portabilité du nouveau dispositif permet de réaliser des analyses cliniques quantitatives au chevet du patient ou des analyses environnementales sur le terrain
Des chercheurs de l'université métropolitaine de Tokyo ont mis au point un nouveau système d'analyse micrototale qui permet de quantifier un produit chimique cible dans une puce microfluidique sans pompe, ni tube, ni détecteur coûteux. Le composé réagit avec d'autres produits chimiques pour produire un gaz, poussant l'encre dans une chambre connectée le long d'un canal. Des détecteurs de lumière intégrés aident à mesurer la vitesse d'écoulement, ce qui permet de mesurer le produit chimique d'origine. La portabilité du nouveau dispositif permet une analyse clinique quantitative au chevet du patient.
(a) Schéma agrandi de la nouvelle puce micro-TAS. (b) Vue latérale du réservoir d'échantillons et du canal.
Tokyo Metropolitan University
Lorsque le gaz est produit dans la chambre droite, l'encre est poussée le long du canal à une vitesse qui reflète la quantité d'analyte.
Tokyo Metropolitan University
La microfluidique est une technologie révolutionnaire qui permet de faire de la chimie de précision avec beaucoup moins de produits chimiques. En gravant de minces canaux et chambres dans une puce compacte qui peut tenir dans la paume de la main, on peut faire de la chimie avec des quantités de liquide de l'ordre du microlitre dans un ensemble de conditions de réaction largement parallélisées, ce qui permet d'économiser du temps, de réduire les coûts et de préserver l'environnement. Plus récemment, la détection quantitative des produits chimiques a également été intégrée dans ces appareils miniatures. Ces microsystèmes d'analyse totale (micro-TAS) promettent une analyse chimique complète qui exploite tous les avantages de la microfluidique.
Cependant, pour faire circuler le flux dans les canaux et les chambres, la microfluidique nécessite des pompes, des tubes pour coupler le flux dans les canaux, ainsi que des sources lumineuses et des détecteurs coûteux pour mesurer directement les signaux optiques qui nous indiquent la quantité des différents produits chimiques présents dans nos canaux. Cela rend une méthode basée sur la miniaturisation et la portabilité beaucoup moins maniable que ce qui avait été proposé à l'origine.
Mais aujourd'hui, une équipe dirigée par le professeur associé Hizuru Nakajima de l'université métropolitaine de Tokyo a mis au point une toute nouvelle méthode de quantification qui permet de se débarrasser complètement du matériel supplémentaire. Ils ont mis au point un système dans lequel un composé d'intérêt (analyte) produit un gaz ; plus il y a d'analyte, plus le gaz est produit rapidement. Cette surpression permet d'entraîner l'encre le long d'un canal connecté. À mesure que l'encre s'écoule, elle bloque la lumière ambiante qui atteint deux photodétecteurs organiques (OPD) imprimés le long du canal, ce qui permet de mesurer la vitesse d'écoulement. Comme il suffit que la lumière soit bloquée par une encre foncée, la détection requise est peu coûteuse et simple. Le flux étant entraîné par la production de gaz, il n'y a ni pompe, ni tube.
Les chercheurs ont démontré leur système en mesurant la quantité de protéine C-réactive (CRP), une protéine associée à une réaction du système immunitaire. Tout d'abord, une solution contenant de la CRP est ajoutée à une petite chambre ; plus il y a de CRP, plus il y en a qui s'attachent aux parois spécialement traitées de la chambre. Des nanoparticules recouvertes d'anticorps de la CRP et de catalase sont ensuite ajoutées ; plus il y a de CRP, plus il reste de nanoparticules et de catalase sur les parois. Lorsque du peroxyde d'hydrogène est ajouté, la catalase aide à produire de l'oxygène, complétant ainsi la boucle entre l'analyte (dans ce cas, la CRP) et le flux d'encre.
L'équipe a démontré que la concentration de CRP dans le sérum humain pouvait être détectée avec précision, même en présence de protéines courantes telles que l'immunoglobuline G (IgG) et l'albumine sérique humaine. La concordance avec les méthodes courantes, beaucoup plus gourmandes en matériel, était également bonne. Étant donné que la nouvelle puce de l'équipe est facilement transportable, les chercheurs pensent que le micro-TAS sera davantage utilisé pour le diagnostic clinique au chevet du patient ou pour l'analyse de l'environnement sur le terrain.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Kuizhi Qu, Kazuhiro Morioka, Konoka Nakamura, Shoji Yamamoto, Akihide Hemmi, Atsushi Shoji, Hizuru Nakajima; "Development of a C-reactive protein quantification method based on flow rate measurement of an ink solution pushed out by oxygen gas generated by catalase reaction"; Microchimica Acta, Volume 191, 2023-12-13
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