Un mini dispositif qui pourrait analyser le sang en quelques minutes

Une petite plaquette de polymère PDMS de 2mm d’épaisseur finement gravée est placée entre deux lamelles de verre. Le tout mesure 2.5 cm sur 5 cm. On dépose quelques gouttes de sang sur la plaquette. Le plasma diffuse vers la région du système contenant des  marqueurs biologiques qu’on analyse sous un microscope à fluorescence à balayage laser. Le processus dure moins de 10 minutes.

Schéma du système SIMBAS.  Crédit Luke P. Lee

 

Le Polydimethylsiloxane (PDMS) appartient au groupe des polymères qu’on appelle couramment silicones. Cette résine avec laquelle il est très facile de prendre des empreintes est un des matériaux les plus utilisés pour réaliser des canaux minuscules dans les dispositifs microfluidiques.

L’équipe du professeur Luke Lee à l’Université de Californie Berkeley aux Etats-Unis, en collaboration avec des chercheurs de l’Université de Dublin en Angleterre et de l’Université de Valparaiso au Chili ont mis au point cette petite merveille de la microfluidique.

On peut définir la microfluidique comme la science et la technologie des systèmes qui manipulent de petits volumes de fluide  (10-9 à 10-18 litres), en utilisant des canaux de la dimension de quelques dizaines de micromètres. Ces microsystèmes artificiels sont fabriqués à l’aide de nouvelles techniques souvent développées à l’origine pour la microélectronique.

L’intérêt de ce système vient de ce que, contrairement à d’autres systèmes proposés, il n’y a pas besoin de circulation extérieure de fluide. Le système que ses auteurs ont nommé SIMBAS (acronyme de l’anglais « self-contained and self-powered integrated microfluidic blood analysis system » ce qui signifie système microfluidique intégré, autonome et auto alimenté d’analyse du sang). Il suffit de deux étapes pour obtenir le résultat :

-on retire le dispositif d’une poche à vide ou d’une enceinte à vide où il est conservé et on dépose les gouttes de liquide à étudier sur les multiples trous d’entrée

-on lit les résultats sur un microscope à fluorescence à balayage laser.
En plaçant le dispositif sous vide, on a évacué les molécules d’air captives du polymère qui est poreux. Quand on ramène le dispositif à la pression atmosphérique, le matériau poreux aspire les molécules d’air et la différence de pression entraîne le sang disposé à l’entrée.

Le dispositif est formé d’une plaque de PDMS de 2mm d’épaisseur placée entre deux lames de microscope. Sur la couche de PDMS sont gravés les canaux microfluidiques. Les sillons de filtrage, plus profonds, sont destinés à séparer du sang le plasma. C’est ce dernier qui sera analysé grâce aux barrettes de marqueurs biologiques imprimées contre la lame du dessus. Celle du dessous sert de support et de fermeture pour les sillons de filtrage qui traversent la lame de PDMS.

 

Schéma du transit du sang dans SIMBAS.  Crédit Luke P. Lee

 

 

Les sillons de SIMBAS sont constitués par des canaux microfluidiques de la largeur d’un cheveu humain. Quand le sang est introduit dans les orifices d’entrée de la plaque, les globules rouges et les globules blancs tombent dans le fond des sillons où ils sont bloqués, le plasma continue à couler et est ainsi séparé du reste du sang.

 

Quand le plasma arrive dans la zone des biomarqueurs, barrettes de largeur 15 micromètres imprimées sur la plaque de verre du dessus, le test immunologique proprement dit s’effectue et on lit le résultat au microscope à fluorescence à balayage laser.

 

Les chercheurs ont testé la sensibilité du système en détectant de la biotine (vitamine B8) à une concentration infime(~10-12 mole/litre) dans le sang.

Le système SIMBAS permet d’analyser simultanément 5 échantillons de sang. Pour obtenir une analyse différenciée, il suffit d’utiliser pour  chaque barrette de détection  une protéine adaptée.

On pourrait alors, avec le dispositif SIMBAS, obtenir le diagnostic de cancers, d’affections cardiaques,  de septicémie et d’autres maladies en quelques minutes.

En savoir plus

    • Blood test (article wikipedia)
    •  Stand-alone self-powered integrated microfluidic blood analysis system (SIMBAS)Ivan K. Dimov, Lourdes Basabe-Desmonts, Jose L. Garcia-Cordero, Benjamin M. Ross,Antonio J. Ricco and Luke P. Lee
      Royal Society;of Chemistry  Lab on a Chip, 2011, 11, 845–850