La puce microfluidique, dans laquelle tous les éléments du système sont intégrés, est imprimée sur une imprimante 3D. Crédit : Rodion Narudinov / UrFU
La nouvelle technologie est moins chère, plus efficace et plus rapide que les analogues traditionnels.
Des chercheurs au Université fédérale de l’Oural (UrFU) ont créé un tout nouveau capteur pour mesurer le taux de cholestérol sanguin. Le système n’utilise pas de composés protéiques, à savoir des enzymes. Ils ont été remplacés par des chimistes au chlorure de cuivre, un analogue inorganique. Cela a permis de créer des lecteurs de cholestérol à moindre coût et d’améliorer la rapidité, la commodité et l’accessibilité des tests sanguins. Les résultats de l’étude ont été récemment publiés dans le Tourillon de chimie électroanalytique.
« La détermination du cholestérol est actuellement effectuée à l’aide de la colorimétrie, de la chromatographie et des enzymes. Cependant, ces méthodes utilisent soit des réactifs extrêmement agressifs, soit des équipements complexes et coûteux, soit – en tant qu’éléments reconnaissants et sensibles qui déterminent le taux de cholestérol – des enzymes – des molécules biologiques qui sont extraites d’organismes vivants. Par exemple, l’enzyme cholestérol oxydase est produite par certaines espèces de bactéries.
Il poursuit: «De plus, les enzymes sont des polymères naturels, des protéines, par conséquent, elles sont sujettes à la dénaturation et nécessitent certaines conditions de stockage, régimes de température et d’acidité. Nous avons décidé de sélectionner un analogue non biologique de cette enzyme pour rendre le processus d’analyse du cholestérol moins cher, plus facile et plus rapide. L’une des options les plus abordables est le chlorure de cuivre, dont nous avons d’abord découvert qu’il était très sensible au cholestérol », explique Andrei Okhokhonin, professeur agrégé au département de chimie analytique de l’UrFU.
Selon Andrei Okhokhonin (photo), les puces sont imprimées immédiatement en laboratoire. Crédit : Rodion Narudinov / UrFU
La nouvelle technologie ne nécessite qu’une petite quantité de sang pour détecter les niveaux de cholestérol. Le sang est placé dans une puce d’analyse contenant une solution de chlorure de cuivre dans l’acétonitrile. Cette puce comprend une électrode qui est couplée à un analyseur voltamétrique qui donne les résultats de l’analyse. La capacité de la nouvelle puce à analyser les taux de cholestérol présente également l’avantage d’inclure des nanoparticules magnétiques avec des polymères à empreintes moléculaires qui absorbent sélectivement le cholestérol tout en filtrant d’autres substances sanguines importantes pour la composition du sang.
« Les polymères à empreinte moléculaire sont nécessaires pour séparer efficacement le cholestérol des autres substances dans le sang. Après avoir essayé plusieurs options, nous avons choisi le diméthacrylate d’éthylène glycol comme agent de réticulation et la vinylpyridine comme monomère fonctionnel. Le polymère synthétisé à la surface des nanoparticules magnétiques sorbe efficacement le cholestérol, on peut donc parler de haute sélectivité d’analyse, car aucune autre substance n’interfère », souligne Andrei Okhokhonin.
La puce microfluidique, dans laquelle tous les éléments du système sont intégrés, est imprimée sur une imprimante 3D, ce qui facilite également le processus de production de l’appareil, le rendant plus rapide. Les scientifiques notent que le premier test qu’ils ont effectué n’était pas sur des échantillons biologiques, mais sur des solutions modèles qui imitent le sérum sanguin. La prochaine étape du travail des chercheurs consiste à tester le système sur de vrais échantillons de sang.
Les scientifiques mènent des recherches depuis plusieurs années pour développer des capteurs sans enzymes permettant de déterminer le nombre de substances biologiquement importantes, telles que le glucose, l’urée, la créatinine et autres.
Cholestérol
Le cholestérol total contenu dans le corps dans les limites normales est une substance importante, sans laquelle le bon fonctionnement du corps est impossible. Dans une certaine quantité, on peut le trouver dans tous les fluides et tissus corporels. Le cholestérol est un composant obligatoire des membranes cellulaires, il est responsable de l’ordre, de la compacité et de la stabilité de la biocouche lipidique. De plus, il est impliqué dans la régulation de la perméabilité des parois cellulaires, déterminant quelles molécules peuvent pénétrer dans la cellule et lesquelles ne le peuvent pas.
Un cholestérol sanguin élevé est un symptôme d’un certain nombre de maladies, telles que l’athérosclérose, les maladies héréditaires, l’insuffisance rénale chronique, la néphroptose, l’hypertension, les maladies du foie et les maladies du pancréas.
Référence : “Un nouveau système électrocatalytique basé sur du chlorure de cuivre (II) et des nanoparticules de polymère à empreinte moléculaire magnétique dans une cellule à flux microfluidique imprimée en 3D pour la détection du cholestérol sans enzyme et à faible potentiel” par Andrei V. Okhokhonin, Marina I. Stepanova, Tatiana S. Svalova et Alisa N. Kozitsina, le 28 septembre 2022, Journal de chimie électroanalytique.
DOI : 10.1016/j.jelechem.2022.116853