Plus de durabilité pour les tests médicaux rapides

Le virus de l'hépatite D (HDV) déclenche une inflammation chronique du foie qui peut provoquer une cirrhose et augmenter le risque de cancer du foie. Les POCT, qui fonctionnent également dans des lieux sans accès au laboratoire, pourraient identifier rapidement les personnes infectées et permettre le diagnostic du VHD dans les pays disposant d'une infrastructure médicale limitée.

Matériau de base biosourcé

Le projet collaboratif interdisciplinaire est divisé en deux volets : le développement d'un matériau de base biosourcé et de son processus de transformation, ainsi que le développement d'un test rapide pour le diagnostic d'une infection par le HDV. "Nous, de la HTW de Dresde, apportons avant tout notre expérience dans le domaine de la recherche sur les bioplastiques et du développement de capteurs", explique le chef de projet Marc-Peter Schmidt, professeur de construction et de technologie à la faculté d'électrotechnique. "Les exigences posées au matériau sont très élevées. Nous avons besoin d'une surface qui puisse être facilement microstructurée et de composants qui soient d'une part durables et stables et d'autre part entièrement biodégradables dans certaines conditions".

Après avoir étudié différentes combinaisons de matériaux, le polybutylène succinate (PBS) a été identifié comme le matériau approprié. Le PBS peut être obtenu à partir d'amidon végétal, il est facile à traiter, stable et stockable et se dégrade presque entièrement en 90 jours dans le compostage industriel à 60 degrés Celsius et à un taux d'humidité élevé. Même dans les décharges ou en pleine nature, le processus de dégradation a lieu, mais il dure alors plus longtemps.

L'électronique en microstructure

La fabrication des composants pour les tests rapides s'effectue par un procédé de moulage par injection, au cours duquel le matériau est injecté sous forme de masse visqueuse sous pression dans un moule, l'outil. "En collaboration avec le Fraunhofer IWU et les entreprises industrielles saxonnes Bergi-Plast et Otto Injection Molding, nous sommes déjà parvenus à optimiser le processus standard de traitement du PBS, de manière à obtenir la précision d'empreinte nécessaire", explique Matthieu Fischer, collaborateur du projet. "Actuellement, nous étudions la manière dont les structures fonctionnelles électriques peuvent être appliquées sur le matériau de base, ce qui joue un rôle pour les applications ultérieures. Contrairement au test de dépistage de l'hépatite D, le diagnostic de performance mobile dans le sport, par exemple, utilise des capteurs électriques".

Pour appliquer le design du circuit, dont les structures ne mesurent que quelques micromètres, les chercheurs utilisent la technique de la couche épaisse. Il s'agit d'une sorte de procédé de sérigraphie dans lequel des pâtes sont appliquées par couches à travers une grille fine et forment ainsi les circuits électriques. Cette technique permet de fabriquer des capteurs de manière simple et économique. Comme l'électronique des kits de test doit également être biocompatible, Matthieu Fischer expérimente différentes pâtes durables. A l'aide d'une structure de test, il vérifie leur adéquation ainsi que les exigences techniques pour la fabrication des détails de structure très petits et très précis.

Développement des réactifs

Les réactifs biologiques pour la détection des virus sont étudiés et développés en étroite collaboration par la société Roboscreen et le Fraunhofer IZI. Dans ce cadre, le Fraunhofer IZI apporte son savoir-faire dans la production d'antigènes et l'entreprise Roboscreen son expertise dans le développement et la production de réactifs et de tests pour le diagnostic de laboratoire. Tous deux sont en outre familiarisés avec les aspects réglementaires ainsi qu'avec les procédures d'autorisation des produits médicaux.

Avant que les biomatériaux compostables ou recyclables puissent être utilisés dans le domaine du diagnostic, de nombreux obstacles doivent encore être surmontés. Outre les études médicales, il s'agit surtout d'éliminer les obstacles réglementaires. "Actuellement, les déchets médicaux tels que les tests rapides usagés doivent être envoyés au recyclage thermique, en particulier lorsqu'ils contiennent du sang. Il est également interdit de réutiliser le matériel en le faisant fondre", explique Marc-Peter Schmidt. "Au vu des grandes quantités de déchets produites ici, il est urgent de remplacer les produits de diagnostic à base de pétrole".

Le projet vise à ouvrir la voie à des systèmes de test rapide en plastique biodégradable bon marché, utilisables en masse et dans le monde entier - non seulement pour le test HDV, mais aussi pour d'autres applications de diagnostic.

Sous la direction de la HTW de Dresde, les participants au projet de recherche BioMat sont :

• Bergi-Plast GmbH, Bad Gottleuba-Berggießhübel
• Otto Injection Molding GmbH & Co. KG, Niederwiesa
• Roboscreen GmbH, Leipzig
• Institut Fraunhofer pour les machines-outils et la technique de transformation IWU, Chemnitz
• Institut Fraunhofer de thérapie cellulaire et d'immunologie IZI, Leipzig