211service.com
Battlefield Medic sur une puce
La majorité des décès sur le champ de bataille surviennent dans la demi-heure suivant la blessure, souvent trop rapidement pour qu'un soldat puisse se rendre chez un médecin, sans parler d'un hôpital. Mais une collaboration entre des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego (UCSD) et de l'Université Clarkson, à New York, vise à changer tout cela avec une puce capable de détecter les blessures et de les traiter presque instantanément.
Capteur intelligent : Joseph Wang espère utiliser des électrodes flexibles, comme celle qu'il tient ici, pour créer une puce qui diagnostique les blessures sur le champ de bataille.
Au centre de la recherche se trouve un capteur, toujours en développement, qui pourrait être utilisé pour surveiller en continu le sang, la sueur ou même les larmes d'un soldat à la recherche de biomarqueurs. Tous ces fluides contiennent du glucose, de l'oxygène, de la lactase et l'hormone noradrénaline, qui fluctuent en fonction de la santé et des niveaux d'activité d'une personne. Des modifications spécifiques et collectives de ces marqueurs peuvent indiquer la présence d'une blessure. Et une fois que le capteur a détecté cela, il pourrait transmettre les informations ailleurs sur la puce, ou à une autre puce, et déclencher la libération d'un médicament approprié. C'est du moins l'idée ; la réalité, cependant, pourrait prendre un peu de temps à se développer.
Le chef de projet, Joseph Wang , est un professeur de nano-ingénierie à l'UCSD dont le bureau regorge de capteurs électroniques de toutes formes mais seulement de deux tailles : petits et encore plus petits. Wang, qui a précédemment contribué au développement d'un glucomètre non invasif qui prélève la sueur, n'est pas étranger à la détection continue. Mais plutôt que de capter un seul signal, le nouveau capteur devra différencier plusieurs marqueurs et interpréter les résultats.
Pour ce faire, Wang collabore avec Clarkson Evgeny Katz , qui a récemment créé un système qui utilise une porte logique à base d'enzymes pour non seulement mesurer une combinaison de biomarqueurs, mais également utiliser les résultats pour établir un diagnostic limité. Le système de Katz est basé sur des réactions enzymatiques : en présence de certains produits enzymatiques, un ensemble de portes est déverrouillé et déclenche une réaction en chaîne spécifique ; d'autres produits déclenchent un ensemble de portes complètement différent. Le résultat final est une chaîne logique qui a le potentiel d'identifier certaines conditions médicales.
Jusqu'à présent, les diagnostics de logique enzymatique de Katz ne fonctionnent qu'en solution. Mais Wang et Katz envisagent un système qui utiliserait un capteur électronique, contenant des enzymes, pour détecter la présence ou l'absence des quatre biomarqueurs mentionnés ci-dessus : glucose, oxygène, lactase et noradrénaline. Dans différentes combinaisons, ces biomarqueurs peuvent indiquer différentes blessures, telles qu'un traumatisme cérébral ou un choc. Selon la blessure, les électrodes traduiraient les résultats enzymatiques en un code qui activerait les membranes dépendantes du signal pour libérer le médicament approprié. Si un soldat devait subir un choc hémorragique, par exemple, l'électrode détecterait des niveaux croissants de lactate, de glucose et de noradrénaline. Au fur et à mesure que le mélange de produits des enzymes des électrodes commence à changer, la réaction déclencherait la porte logique unique au choc et, potentiellement, un signal pour la libération du médicament approprié. Nous voulons créer un capteur intelligent capable de distinguer les différentes blessures, de prendre la décision de traiter et, une fois qu'il reconnaît la blessure, de traiter de manière appropriée, a déclaré Wang.
Si tout cela semble un peu théorique, c'est parce que ça l'est. Katz et Wang prévoient qu'il faudra quatre ans avant que leur projet nouvellement financé ne soit achevé. À ce stade, Katz ne peut même pas dire avec certitude quelles blessures leur système pourrait être en mesure de reconnaître, ou exactement comment il pourrait les traiter. À l'heure actuelle, dit-il, ils conçoivent simplement une porte logique qui peut distinguer les différentes blessures - à quoi ressemblent les combinaisons de biomarqueurs et le code enzymatique pour les interpréter. Ensuite, ils décideront quels fluides corporels fonctionneraient le mieux, et à partir de là, ils pourront commencer la conception de leurs électrodes.
Parmi les centaines de capteurs du bureau de Wang, il en signale quelques-uns qui, selon lui, pourraient être des modèles utiles. L'un, destiné à être enroulé dans un cylindre étanche, est si petit qu'il pourrait s'insérer dans un canal lacrymal. Un autre, plus grand, pourrait avoir un petit capteur sous-cutané qui se trouve juste sous la peau. Nous voulons quelque chose qui soit peu invasif, ou, mieux encore, non invasif, qui puisse prélever des larmes, de la salive ou de la sueur, dit-il.
Les chercheurs ont une grosse tâche devant eux. Je pense qu'un défi important consiste à découvrir, à partir des choses qu'ils peuvent ressentir, à quel point [ils] seront fiables sur un champ de bataille, dit Martin Bazant , professeur de génie mécanique à l'Université de Stanford. Serez-vous en mesure d'ajouter de la valeur au soldat sans ajouter de poids ni de risque de dysfonctionnement ?
Bazant connaît les difficultés de la conception pour les soldats au combat - il était l'un des membres fondateurs du MIT Institut des nanotechnologies du soldat – et il note que le développement du capteur lui-même serait une énorme aubaine. Avoir la capacité de détecter des niveaux précis de ces produits chimiques en temps réel sur le champ de bataille, de manière fiable, c'est déjà intéressant, dit-il. Un médecin pourrait le lire et l'utiliser pour déterminer à quel point un patient est critique, si un traitement est nécessaire, si un patient doit être déplacé vers un autre endroit. Cependant, Bazant est sceptique quant à l'utilisation d'un système entièrement automatisé pour la détection des blessures et le dosage des médicaments en l'absence d'un médecin.
Si Wang et Katz réussissent, leur projet aura des applications non seulement en temps de guerre, mais aussi dans la médecine quotidienne. Les médecins ont toujours besoin de capteurs qui fournissent une image plus précise de ce qui se passe dans le corps d'un patient. Il pourrait être adapté pour détecter des marqueurs cardiaques, par exemple pour diagnostiquer rapidement une crise cardiaque ou un accident vasculaire cérébral. Cela peut être utile chaque fois que nous avons quelque chose d'urgent qui nécessite une action rapide, dit Wang.