Doublement de la performance des biocapteurs
Système d'oxydation de l'alcool pour la détermination précise des valeurs métaboliques
Autocontrôle de la glycémie et adaptation de l'insuline en fonction des besoins : Les biocapteurs permettent aux diabétiques de le faire rapidement et sans avoir besoin d'un laboratoire. Les biocapteurs sont également utilisés dans d'autres domaines, mais de nombreuses applications prometteuses nécessitent une plus grande précision. Par exemple, la mesure du taux de créatinine, un indicateur important de la fonction rénale, a été trop imprécise jusqu'à présent. Par conséquent, le potentiel des biocapteurs reste inexploité.
Nicolas Plumeré, professeur d'électrobiotechnologie à la TUM, Huijie Zhang, ancien chercheur à sa chaire et aujourd'hui professeur d'énergie nouvelle à l'université des sciences et technologies de Nanjing en Chine, et Mohamed Saadeldin, doctorant à la TUM, ont entrepris de changer cela. Dans une étude de laboratoire, la précision des biocapteurs à oxydase pour le glucose, le lactate et la créatinine est passée d'environ 50 % à 99 %, sans nécessiter d'étalonnage préalable. Le lactate, par exemple, est mesuré lors de la surveillance des patients gravement malades. Selon l'équipe, cette avancée ouvre des champs d'application entièrement nouveaux. Leurs conclusions ont été publiées dans Science Advances.
Un piégeur d'oxygène se range à l'intérieur du capteur
Le manque de précision observé jusqu'à présent est dû au mode de fonctionnement de ces capteurs. Ils utilisent des oxydases - des enzymes qui convertissent des substances telles que le glucose en gluconolactone et en électrons. Les électrons sont transférés aux électrodes intégrées au capteur, ce qui génère un courant électrique. Plus la concentration d'une substance est élevée, plus le courant affiché est fort. Problème : les oxydases ne se contentent pas de transférer les électrons à l'électrode, elles les transfèrent également à l'oxygène présent dans l'environnement. Ces électrons "perdus" ne contribuent pas au courant, ce qui affaiblit le signal et fait apparaître la concentration mesurée comme plus faible qu'elle ne l'est en réalité.
Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont mis au point un piégeur d'oxygène : une alcool oxydase qui consomme l'oxygène excédentaire en le transformant en eau. Il est important de noter que cette alcool oxydase ne réagit pas avec les substances cibles, à savoir le glucose, la créatinine ou le lactate. Après ce "nettoyage", il ne reste qu'un minimum d'oxygène, ce qui permet à l'oxydase primaire de transférer la quasi-totalité de ses électrons au capteur.
Des soins de santé à l'agriculture
"Nous voyons un large éventail d'applications nouvelles et élargies, ainsi que la possibilité d'éliminer certains tests de laboratoire à l'avenir", déclare Nicolas Plumeré. "Dans le domaine de la médecine personnalisée, ces biocapteurs pourraient aider à calibrer les dispositifs portables, en fournissant des données de santé plus fiables, en détectant les problèmes à un stade précoce et en favorisant un dosage précis des médicaments. Il existe également un potentiel dans les soins de santé pilotés par l'IA, qui dépendent de vastes ensembles de données que des biocapteurs améliorés pourraient aider à générer."
Plumeré voit également des opportunités au-delà de la médecine et travaille déjà sur des applications pratiques. S'appuyant sur le projet de recherche LiveSen-MAP, son équipe a mis au point un test basé sur le même principe pour mesurer la teneur en azote des plants de blé. Cela permet d'ajuster la fertilisation sur place et d'éviter la surfertilisation. Pour les agriculteurs, cela se traduit par une réduction des coûts et de l'impact sur l'environnement.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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