Après avoir fait générer de l’IL-6 aux souris, l’équipe de Singamaneni pouvait simplement rincer les patchs et les analyser directement. Ils ont effectué des tests de diagnostic ultrasensibles en mélangeant les micro-aiguilles avec un fluor plasmonique, une solution de colorant fluorescent contenant des nanoparticules conçues pour se fixer à l’IL-6. Si ces biomarqueurs étaient présents, les nano-étiquettes brillantes y adhéreraient, faisant briller le patch.
L’équipe a signalé qu’elle avait réussi à suivre les niveaux élevés d’IL-6 chez leurs souris et à détecter des concentrations de cytokines inférieures à 1 picogramme par millilitre. C’est un millionième d’un millionième d’un gramme, par gramme d’eau – 790 fois plus sensible que sans utiliser de fluor plasmonique.
Pour les maladies comme le paludisme, dans lesquelles un parasite libère des protéines spécifiques, les médecins n’ont besoin que des preuves d’un type de biomarqueur pour établir un diagnostic. Mais vous avez besoin de plus de biomarqueurs pour diagnostiquer de manière concluante des conditions complexes telles que le cancer. La détection de l’IL-6 chez la souris n’était donc pas tant une démonstration d’un diagnostic que la preuve que les micro-aiguilles de Singamaneni pouvaient mesurer les biomarqueurs avec une extrême sensibilité.
Selon Mousavi, l’avance ouvre une porte pour le jeune domaine. «Maintenant, nous pouvons réellement utiliser cet outil pour comprendre ce qui se passe avec le liquide interstitiel et comment nous allons pouvoir l’utiliser pour répondre à des problèmes de santé ou médicaux», dit-elle. «Je pense que cela a le potentiel de changer la donne.»
«J’ai été surpris», déclare Xue Jiang, ingénieur en mécanique à l’Université Rice non impliqué dans l’étude, qui développe des micro-aiguilles pour détecter les infections paludéennes dans les pays en développement économique comme le Malawi. «C’est incroyable qu’ils puissent tellement améliorer la limite de détection.»
Alors que Mousavi applaudit la combinaison des micro-aiguilles et des fluorures plasmoniques comme un outil important, elle et Jiang soulignent toutes deux que la technologie repose toujours sur du matériel de laboratoire pour analyser la prime biologique de la matrice. L’analyse en laboratoire réduit l’accessibilité dans les zones à faible revenu, par rapport aux tests à domicile bon marché. «Ce serait tellement cool s’il y avait un moyen d’éliminer réellement ce besoin de laboratoire», déclare Mousavi.
Prausnitz et Singamaneni imaginent également qu’un jour, le processus d’analyse des mesures de biomarqueurs à partir des tableaux pourrait être automatisé pour un usage domestique par quiconque suit une maladie chronique. «Aucune expertise n’est donc nécessaire pour l’exploiter», déclare Prausnitz. «Mettez le patch, retirez-le, collez-le dans l’appareil.»
Prausnitz note que la technologie de Singamaneni n’en est encore qu’à ses débuts, mais il est prudemment optimiste quant à ce que cela pourrait signifier pour son propre travail. Bien qu’il n’ait pas été impliqué dans cette étude, les deux prévoient de collaborer sur un diagnostic accessible de la tuberculose, qui tue plus d’un million de personnes par an.
Et dans l’État d’origine de Singamaneni, dans l’Andhra Pradesh, en Inde, une mystérieuse maladie rénale chronique appelée néphropathie d’Uddanam est endémique. Cela lui a donné un lien personnel avec la mission de diagnostics plus simples, plus rapides et précis; il espère qu’un jour, des biocapteurs accessibles aideront les gens à garder un œil sur leur condition rénale comme d’autres le font avec le diabète. «Peut-être que les gens peuvent réellement prendre l’intervention nécessaire pour minimiser la perte de la fonction rénale et, bien sûr, la perte de vie», dit-il. (Son équipe adapte actuellement sa gamme pour rechercher des biomarqueurs pertinents pour les maladies rénales.)
Pourtant, Prausnitz reconnaît, le fluide interstitiel reste un ragoût quelque peu mystérieux. Il sera nécessaire de relier les maladies à des biomarqueurs spécifiques – et à leurs concentrations dans la peau – avant que la technologie puisse passer du laboratoire aux maisons.
«Nous ne pouvons pas faire cela pour toutes les maladies, tous les biomarqueurs», reconnaît Singamaneni. «Mais au moins si nous établissons solidement la méthodologie, nous espérons que d’autres pourront réellement en profiter et l’appliquer pour leurs propres biomarqueurs, leurs maladies d’intérêt.
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