La puce simplifie les tests COVID-19, fournit des résultats sur un téléphone

Le COVID-19 peut être diagnostiqué en 55 minutes ou moins à l’aide de nanobilles magnétiques programmées et d’un outil de diagnostic qui se branche sur un téléphone portable standard, selon les ingénieurs de l’Université Rice.

Le laboratoire Rice de l’ingénieur en mécanique Peter Lillehoj a développé une puce microfluidique de la taille d’un tampon qui mesure la concentration de la protéine nucléocapside (N) du SRAS-CoV-2 dans le sérum sanguin à partir d’une piqûre de doigt standard. Les nanobilles se lient à la protéine SARS-CoV-2 N, un biomarqueur du COVID-19, dans la puce et la transportent vers un capteur électrochimique qui détecte des quantités infimes du biomarqueur.

Les chercheurs ont fait valoir que leur processus simplifiait la manipulation des échantillons par rapport aux tests PCR sur écouvillon qui sont largement utilisés pour diagnostiquer le COVID-19 et doivent être analysés en laboratoire.

« Ce qui est génial avec cet appareil, c’est qu’il ne nécessite pas de laboratoire », a déclaré Lillehoj. « Vous pouvez effectuer tout le test et générer les résultats sur le site de collecte, dans une clinique de santé ou même dans une pharmacie. L’ensemble du système est facilement transportable et facile à utiliser. »

La recherche apparaît dans la revue ACS Sensors de l’American Chemical Society.

L’étudiant diplômé de Lillehoj et Rice et auteur principal, Jiran Li, a profité des outils de biodétection existants et les a combinés avec leur propre expérience dans le développement de diagnostics simples, comme un patch microneedle introduit l’année dernière pour diagnostiquer le paludisme.

Le nouvel outil repose sur un schéma de détection légèrement plus complexe, mais fournit des résultats précis et quantitatifs dans un court laps de temps. Pour tester l’appareil, le laboratoire s’est appuyé sur des échantillons de sérum provenant de personnes en bonne santé et d’autres personnes positives au COVID-19.

Lillehoj a déclaré qu’une incubation plus longue donne des résultats plus précis lors de l’utilisation de sérum entier. Le laboratoire a découvert que 55 minutes était une durée optimale pour la micropuce pour détecter la protéine SRAS-CoV-2 N à des concentrations aussi faibles que 50 picogrammes (milliardièmes de gramme) par millilitre dans le sérum entier. La micropuce pouvait détecter la protéine N à des concentrations encore plus faibles, à 10 picogrammes par millilitre, en seulement 25 minutes en diluant le sérum cinq fois.

Associé à un téléphone Google Pixel 2 et à un potentiostat plug-in, il a pu délivrer un diagnostic positif avec une concentration aussi basse que 230 picogrammes pour le sérum entier.

« Il existe des procédures standard pour modifier les billes avec un anticorps qui cible un biomarqueur particulier », a déclaré Lillehoj. « Lorsque vous les combinez avec un échantillon contenant le biomarqueur, dans ce cas, la protéine SARS-CoV-2 N, ils se lient ensemble. »

Un tube capillaire est utilisé pour livrer l’échantillon à la puce, qui est ensuite placée sur un aimant qui tire les billes vers un capteur électrochimique recouvert d’anticorps de capture. Les billes se lient aux anticorps de capture et génèrent un courant proportionnel à la concentration de biomarqueur dans l’échantillon.

Le potentiostat lit ce courant et envoie un signal à son application téléphonique. S’il n’y a pas de biomarqueurs COVID-19, les billes ne se lient pas au capteur et sont emportées à l’intérieur de la puce.

Lillehoj a déclaré qu’il ne serait pas difficile pour l’industrie de fabriquer les puces microfluidiques ou de les adapter aux nouvelles souches de COVID-19 si et quand cela devient nécessaire.

Les National Institutes of Health, la National Science Foundation et le Fonds de recherche COVID-19 de l’Université Rice ont soutenu la recherche.