Un détecteur de crise cardiaque à domicile donne des résultats en quelques minutes, et non en quelques heures
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Une puce minuscule dotée d'une surface unique peut détecter avec précision les biomarqueurs sanguins d'une crise cardiaque en quelques minutes, soit une fraction du temps nécessaire aux méthodes actuelles, même s'ils sont à très faible concentration. Les chercheurs à l'origine de l'appareil envisagent de l'utiliser comme outil de diagnostic à domicile.
En cas de crise cardiaque, le temps est un facteur essentiel. Plus vite le diagnostic est posé, plus vite le flux sanguin est rétabli vers le cœur et moins les dommages sont importants, ce qui améliore les résultats pour le patient. Mais les crises cardiaques sont des situations délicates, qui se manifestent par des symptômes qui peuvent varier d'une personne à l'autre.
Une personne qui se présente aux urgences avec une suspicion de crise cardiaque devra subir un certain nombre d'analyses sanguines standard, notamment la recherche de l'enzyme créatine kinase et de la protéine troponine, des biomarqueurs qui indiquent une lésion du muscle cardiaque. Le problème est qu'il faut parfois une ou deux heures pour obtenir les résultats de ces analyses en laboratoire.
Des chercheurs de l’université Johns Hopkins (JHU) ont récemment conçu une puce minuscule qui permet de diagnostiquer une crise cardiaque en détectant ces biomarqueurs importants en quelques minutes plutôt qu’en quelques heures, même s’ils sont présents à de très faibles concentrations. Ils ont récemment publié les résultats de leur étude.
« Les crises cardiaques nécessitent une intervention médicale immédiate afin d’améliorer les résultats des patients, mais si un diagnostic précoce est essentiel, il peut également s’avérer très difficile, voire impossible en dehors d’un cadre clinique », a déclaré Peng Zheng, chercheur adjoint à la JHU et auteur principal de l’étude. « Nous avons pu inventer une nouvelle technologie qui permet de déterminer rapidement et avec précision si une personne est en train de faire une crise cardiaque. »
La clé réside dans la « métasurface » unique de la puce. Tout d'abord, une seule couche de billes de polystyrène est disposée selon un motif hexagonal sur un substrat de quartz. De fines couches alternées d'or et de silice sont déposées sur le dessus, comblant les espaces entre les billes avant que celles-ci ne soient retirées, laissant des piles de méta-atomes d'or et de silice de taille nanométrique, semblables à des pyramides.
Comment les chercheurs ont fabriqué les puces. Les images de droite sont prises avec un microscope électronique à balayage (MEB)
La combinaison du métal (or) et du diélectrique (silice) renforce les champs électriques et magnétiques de la puce, améliorant ainsi la capacité de la spectroscopie Raman à analyser le sang du patient. La spectroscopie Raman est une technique d'analyse chimique qui fournit des informations détaillées sur une substance en utilisant la lumière (une large gamme de longueurs d'onde laser) pour interagir avec ses liaisons chimiques.
La puce a « vu » les biomarqueurs de crise cardiaque en quelques secondes, même s'ils étaient à des concentrations ultra-faibles. Elle était suffisamment sensible pour détecter des biomarqueurs avant qu'ils ne soient détectés par les tests actuels ou bien bien plus tard lors d'une crise cardiaque.
« Nous parlons de rapidité, de précision et de capacité à effectuer des mesures en dehors d'un hôpital », a déclaré Ishan Barman, bio-ingénieur au département de génie mécanique de JHU. « À l'avenir, nous espérons pouvoir en faire un instrument portatif comme un tricordeur de Star Trek , où l'on prend une goutte de sang et, voilà, en quelques secondes, on détecte. »
Les chercheurs prévoient clairement un détecteur de crise cardiaque à domicile dans le futur. Le dispositif de preuve de concept peut également être adapté pour tester le cancer et les maladies infectieuses, affirment les chercheurs,
« Le potentiel commercial est énorme », a déclaré Ishan Barman. « Rien ne limite cette technologie de plateforme. »