Nouveau capteur de glucose optique

Des millions de diabétiques piquent leur doigt pour une goutte de sang plusieurs fois par jour pour vérifier leur taux de glucose. En plus d'être inconfortables, ces tests peuvent manquer des baisses ou des pics soudains de sucre dans le sang. Les lectures fréquentes sont plus faciles avec des capteurs qui peuvent être implantés dans la peau d'un patient. Mais les capteurs de glucose disponibles aujourd'hui peuvent provoquer des infections au bout de quelques jours, et ils sont encombrants et coûteux.

Des chercheurs dirigés par Gérald Loeb , professeur de génie biomédical à l'Université de Californie du Sud, travaille actuellement sur une conception de capteur de glucose basée sur la technologie optique. La conception est prometteuse pour la fabrication de capteurs sensibles, abordables et moins invasifs.

La technique consiste à mesurer le changement d'émissions fluorescentes qui se produit lorsque le glucose se lie à certaines molécules. Le capteur est une minuscule fibre optique qui pourrait être implantée dans la peau d'un patient. Pour lire les concentrations de glucose, un analyseur portable projette une lumière ultraviolette dans l'extrémité libre de la fibre et mesure la fluorescence, explique Loeb.

Attachée à l'extrémité de la fibre à l'intérieur de la peau se trouve une matrice polymère de polyéthylène-glycol entrecoupée de paires de produits chimiques étroitement liés, chacun étant étiqueté avec une molécule fluorescente différente. Sous la lumière ultraviolette, les molécules liées brillent à une longueur d'onde. Lorsque les chercheurs placent la matrice dans une solution de glucose, les molécules de glucose éliminent et remplacent l'un des produits chimiques, le dextrane. En conséquence, le complexe chimique commence à émettre à deux longueurs d'onde différentes. Le rapport des intensités de fluorescence aux deux longueurs d'onde est proportionnel à la concentration en glucose.

Selon Loeb, le capteur devrait être bon marché et jetable. Il s'agit essentiellement d'un point de pâte polymérisée à l'extrémité d'une fibre optique, dit-il. Une fibre optique de quelques centimètres de long coûtera quelques centimes, et le point de goop serait encore moins.

Il pourrait également être plus fiable que les appareils existants, car la chimie ne consomme pas de glucose. Les capteurs implantables disponibles dans le commerce mesurent la tension provoquée par une réaction chimique qui consomme du glucose. Si la concentration autour du capteur diminue et que le glucose des tissus environnants ne pénètre pas assez rapidement, on pourrait mesurer une valeur inférieure à la concentration réelle dans le corps, dit Loeb.

Pendant ce temps, Gérard Côté , professeur de génie biomédical à la Texas A&M University qui a d'abord développé le mécanisme chimique utilisé par le capteur à fibre optique de Loeb, tente de fabriquer un capteur de glucose similaire en utilisant une conception légèrement différente. Cote et Michael Pishko, ingénieur chimiste à Penn State, développent des billes de polyéthylène-glycol de 20 micromètres de large qui pourraient être implantées juste sous la peau d'une personne, comme un tatouage. Une diode électroluminescente sur un analyseur de type montre-bracelet éclairerait les billes et mesurerait la fluorescence. Les perles seraient totalement implantables, et la peau guérirait dessus, dit Cote, donc il n'y a rien qui pénètre dans la peau et ouvre le corps à l'infection.

Les capteurs de glucose actuellement implantés nécessitent l'insertion d'une électrode sous la peau ; un fil métallique relie l'électrode à un dispositif de surveillance. L'électrode doit être maintenue en place avec un ruban adhésif. Cependant, de tels dispositifs peuvent rapidement provoquer une infection et doivent être remplacés tous les trois jours, ce qui peut coûter cher. Ils sont considérés comme un corps étranger, une écharde, et le corps essaie de les rejeter, dit George Wilson , professeur de chimie impliqué dans la recherche sur les biocapteurs à l'Université du Kansas.

Loeb dit qu'il devrait être possible de laisser sa fibre de détection du glucose à l'intérieur de la peau humaine pendant quelques mois. Il a implanté sa fibre chez des porcs jusqu'à trois mois sans provoquer d'inflammation.

Jusqu'à présent, Loeb a testé son système à fibre optique dans des solutions de glucose et a découvert qu'il est sensible à la gamme de concentrations de glucose que l'on trouve dans le corps humain. Mais la réponse du système à l'intérieur des animaux vivants sera cruciale pour permettre aux chercheurs de savoir si cela fonctionne. Il y a une énorme différence entre un capteur qui fonctionne en solution et un capteur qui fonctionne chez les animaux, dit Wilson.

Une fois que le capteur optique de glucose est testé sur des animaux, il devra passer par des essais cliniques, ce qui peut prendre de quatre à cinq ans. Si tout se passe comme prévu, Loeb et Cote pensent que leurs capteurs pourraient être disponibles sous forme de produits d'ici cinq à dix ans.

cacher