Bien loin des tests en laboratoire et des résultats en plusieurs jours…voilà un test basé sur un capteur électrochimique à base de papier capable de détecter le COVID-19 en moins de 5 minutes. Développé par une équipe de bioingénieurs du Grainger College of Engineering de l’Université de l'Illinois, ce test de détection des anticorps promet, ici dans ACS Nano, des applications de grande envergure en raison de sa portabilité et de son faible coût.
Alors que la pandémie de COVID-19 poursuit sa propagation à travers le monde, en dépit des mesures de distanciation mises en œuvre de manière quasi-universelle, les tests restent la base de la stratégie de contrôle du virus. Il existe deux grandes catégories de tests COVID-19 sur le marché :
- la première catégorie utilise des stratégies de réaction en chaîne par polymérase en temps réel de transcriptase inverse (RT-PCR) et d'hybridation d'acide nucléique pour identifier l'ARN viral. Avec les inconvénients des délais nécessaires pour obtenir les résultats et le besoin de personnels spécialisés, d’automates et de réactifs ;
- la deuxième catégorie de tests se concentre sur la détection des anticorps. Cependant, il peut s’écouler un délai, de quelques jours à quelques semaines, après l’exposition au virus pour que ces anticorps soient détectables.
Une approche holistique avec un test de détection des anticorps précoce et rapide
Maha Alafeef, étudiante diplômée en bio-ingénierie, qui travaille dans l’équipe du Pr Dipanjan Pan est à l’origine du développement de ce test rapide et ultrasensible. Le test utilise un capteur électrochimique sur papier capable de détecter la présence du virus en moins de 5 minutes. Ce biocapteur à base de graphène est à la fois sensible, rapide et peu coûteux : « La découverte du graphène a ouvert une nouvelle ère de développement de capteurs en raison de ses propriétés. Le graphène présente des propriétés mécaniques et électrochimiques uniques qui le rendent idéal pour le développement de capteurs électrochimiques sensibles ». Enfin, le capteur a été configuré pour détecter sélectivement la présence de matériel génétique du SRAS-CoV-2. En pratique,
- du papier filtre est enduit d'une couche de nano-plaquettes de graphène pour créer un film conducteur ;
- ensuite, une électrode en or conçue de manière spécifique, est placée sur le dessus du graphène comme plage de contact pour la lecture électrique. L'or et le graphène ont une sensibilité et une conductivité élevées, ce qui rend cette plate-forme ultra-sensible à détecter les changements dans les signaux électriques ;
- des sondes oligonucléotidiques antisens (ASO) « ciblent » 2 régions du gène N, ce qui garantit la fiabilité du capteur au cas où une région subit une mutation génique. En outre, les nanoparticules d'or sont coiffées d’acides nucléiques simple brin qui constituent une sonde de détection ultra-sensible de l'ARN du SARS-CoV-2 ;
- le contact de l'ARN viral avec ces sondes provoque une modification de la réponse électrique du capteur.
Les performances de ce capteur testées sur des échantillons positifs et négatifs au COVID-19 sont confirmées : la présence de matériel génétique viral est détectée le cas échéant en moins de 5 minutes. De plus, le capteur est capable d’évaluer les charges d'ARN viral dans les échantillons. Ce qui permet d’estimer la progression de l'infection.
Les applications de ce développement sont larges compte-tenu de sa portabilité et de son faible coût. Le capteur, une fois intégré à un smartphone via Bluetooth ou wifi, pourrait en effet être utilisé au cabinet d'un médecin ou même au domicile. Ensuite, le système pourrait même être adaptable à la détection de nombreuses autres maladies.
Source : ACS Nano Dec, 2020 DOI : 10.1021/acsnano.0c06392 Rapid, Ultrasensitive, and Quantitative Detection of SARS-CoV-2 Using Antisense Oligonucleotides Directed Electrochemical Biosensor Chip
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