Santé

Un labo d’analyse de sang intégré sur une puce microfluidique

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Une équipe de chercheurs a mis au point une puce microfluidique capable d'effectuer des analyses de sang. Peu coûteuse, elle pourrait permettre à terme de détecter le VIH ou la tuberculose en quelques minutes.

Mesurant 2,5 cm de largeur et 5 cm de longueur, cette puce microfluidique sépare les globules du plasma et permet une analyse fine et rapide des molécules qui s'y trouvent. Ce prototype, par exemple, détecte la présence de vitamine B7. © Ivan Dimov/UC Berkeley

Les progrès de la microfluidique (la science qui étudie les propriétés physiques des microfluides) pourraient donner naissance à des minilabos portables capables d'analyser le sang d'un patient en quelques minutes.

Une équipe scientifique rassemblant des chercheurs des universités de Berkeley en Californie, de Dublin en Irlande et de Valparaiso au Chili a en effet mis au point un prototype très prometteur de puce microfluidique de quelques centimètres carrés.

Baptisé Simbas, acronyme pour Self-powered Integrated Microfluidic Blood Analysis System, soit système d'analyse de sang microfluidique intégré autonome en énergie, le composant n'a pas besoin, comme son nom l'indique, d'être alimenté en énergie pour fonctionner.

Fabriqué en polymère poreux, il contient des microcanaux dans lesquels le sang va s'écouler selon les règles physiques de la microfluidique. À cette échelle, la vitesse de sédimentation (vitesse de dépôt des molécules) est beaucoup plus rapide et les chercheurs profitent de cette propriété pour séparer les globules blancs et les globules rouges du plasma sanguin en quelques minutes.

Le sang à analyser s’écoule de gauche à droite en quelques minutes, grâce à une dépression créée à droite (Suction Chambers). Les globules rouges et blancs, plus lourds, sont arrêtés dans les cuvettes (Plasma Extraction) et le plasma s’écoule jusqu’au dispositif de détection de biomarqueurs. © Ivan Dimov/UC Berkeley

Une chambre sous vide pour aspirer le sang

Pour déplacer le sang dans la puce, les chercheurs retirent préalablement lors de la fabrication les molécules d'air des canaux internes de la puce afin de créer un vide. Après avoir versé la goutte de sang à analyser sur la puce (quelques microlitres suffisent ; à gauche sur le schéma), l'utilisateur rompt ce vide (par exemple en tirant une languette).

Les molécules d'air rentrent alors à nouveau dans les canaux internes, ce qui génère un changement de pression suffisant pour déclencher l'écoulement du sang dans la puce. Selon les chercheurs, le procédé permet d'extraire 99 % des globules (rouges et blancs) contenus dans un échantillon sanguin, permettant une bonne qualité d'analyse du plasma.

L'installation de détecteurs de biomarqueurs permet ensuite de mesurer sélectivement la présence de certains composants. Les chercheurs ont ainsi réussi à détecter 1,5 picomole de biotine (vitamine B7) dans un volume de 5 microlitres de sang en seulement 10 minutes.

Dépourvue d'électronique, cette puce autonome cumule les avantages. Elle n'a pas besoin d'être alimentée en énergie. De petite taille, elle est facile à transporter et ses matériaux sont peu coûteux.

Le prototype doit désormais être amélioré pour détecter d'autres composants présents dans le sang. Si elle tient ses promesses, cette technique pourrait servir à détecter le VIH ou la turberculose chez un patient, et donc sauver des vies.

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