Nouveau test rapide de coronavirus amélioré


Nouveau test rapide de coronavirus amélioré

Les plaques de test, qui permettent de détecter rapidement et de manière fiable les anticorps dirigés contre divers agents pathogènes, sont similaires aux lames pour microscopes conventionnels et sont faciles à utiliser. Crédits photo : Institut Paul Scherrer/Mahir Dzambegovic

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI et de l’Université de Bâle ont développé un test pour le COVID-19. Son principe fonctionnel innovant promet des résultats fiables et quantifiables sur la maladie COVID-19 et son évolution chez un patient – ainsi que des indications d’autres maladies et d’éventuelles variantes de COVID qui pourraient être présentes. Cependant, avant de pouvoir être largement utilisé, il doit encore être testé et optimisé. Les chercheurs rendent compte de leur développement dans la revue ACS Nanomatériaux Appliqués.

Une lacune majeure des tests antigéniques rapides – comme le montre une étude actuelle d’un groupe de recherche dirigé par Heinrich Scheiblauer de l’Institut allemand Paul Ehrlich – est leur manque de fiabilité. Sur les 122 kits de test de différents fabricants qui ont été testés pour l’étude, un cinquième a échoué et n’a même pas satisfait à l’exigence minimale d’identifier 75 % des sujets ayant une charge virale élevée comme corona positifs. Autre inconvénient : les tests ne disent que si le sujet est infecté ou non. Ils ne fournissent aucune information sur l’évolution de l’infection ou la réaction immunitaire des sujets testés.

Un test développé au PSI, qui, contrairement aux tests antigéniques, ne détecte pas directement les composants du virus, mais plutôt les anticorps que le système immunitaire forme en réponse à l’infection, promet d’apporter un pouvoir prédictif nettement plus important aux tests rapides. Il est également peu coûteux, rapide et facile à utiliser et peut également être utilisé pour la détection simultanée de différents agents pathogènes, tels que l’agent pathogène de la grippe. « Il fournit également plus de données que les tests d’anticorps rapides précédents qui sont utilisés pour déterminer si quelqu’un a déjà eu une infection à coronavirus », explique Yasin Ekinci, chef du Laboratoire de nanosciences et technologies à rayons X au PSI, qui était responsable de ce projet. pour développer le nouveau test.

L’élément central du test est une petite plaque rectangulaire en plexiglas ordinaire, semblable à une diapositive. Il se compose d’une couche inférieure d’un millimètre d’épaisseur et d’une couche supérieure de 0,2 millimètre d’épaisseur. Dans la partie inférieure, les chercheurs ont structuré un relief en utilisant la lithographie par faisceau d’électrons – un procédé de haute précision pour fraiser des matériaux solides qui sont utilisés, par exemple, dans la fabrication de puces informatiques. Une fois que le modèle principal a été fabriqué de cette manière, les chercheurs l’ont combiné avec ce qu’on appelle la lithographie par nanoimpression, qui accélère considérablement le processus de fabrication et réduit son coût.

Microstructure multifonctionnelle

Avec la couche plus fine de plexiglas qui la recouvre, la plaque comporte désormais trois canaux parallèles qui permettent à un liquide de s’écouler d’un bout à l’autre. Celles-ci mesurent chacune 300 micromètres (0,3 millimètre) de large et 3,4 micromètres de haut à l’entrée. A la sortie, les canaux sont cinq fois plus larges mais seulement un micromètre de haut. Entre les deux, le canal se rétrécit à une largeur de quelques micromètres et, à un moment donné, il ne mesure que 0,8 micromètre de haut, soit environ 100 fois plus fin qu’un cheveu humain.

« Cette structure de canal spéciale sert à plusieurs fins en même temps », explique Thomas Mortelmans, doctorant à l’Institut suisse de nanosciences de l’Université de Bâle et premier auteur de l’étude. Mortelmans a mené des recherches au Laboratoire de nanosciences et technologies des rayons X du PSI. D’une part, il assure un fort effet capillaire, similaire à l’effet bien connu du tissu canalaire qui transporte l’eau des racines vers la cime des arbres. Aucune pompe n’est nécessaire. La résulte de la tension interfaciale entre le liquide et la surface solide. Il aspire essentiellement l’eau à travers les passages étroits. C’est la même chose avec les canaux en Plexiglas – seulement qu’au lieu de l’eau, une goutte de sang coule à travers.

Crucial pour le test est un passage dans lequel la hauteur du canal passe de 3,4 microns à 0,8 microns. Les particules précédemment ajoutées au sang se coincent dans la dite de capture à des points prédéfinis – en fonction des agents pathogènes présents dans le sang. Pour le test, explique Mortelmans, un sujet irait voir un médecin ou un centre de test. Là, une petite goutte de sang est prélevée avec une piqûre du doigt, comme pour une mesure de la glycémie. Un liquide est ajouté au sang dans lequel des nanoparticules artificielles spéciales sont suspendues. Leur surface a la même structure que les tristement célèbres protéines de pointe du virus SARS-CoV-2, auxquelles les anticorps humains s’arriment lors de la lutte contre la maladie. Il ajoute également de petites particules fluorescentes qui se fixent aux anticorps SARS-CoV-2 chez l’homme.

Cela signifie : Si des anticorps contre le SarsCoV-2 sont présents dans le sang examiné, les particules fluorescentes s’y fixent d’abord ; Ensemble, ils se lient ensuite aux structures de type viral des nanoparticules nettement plus grandes et se collent avec elles aux points prédéfinis qui correspondent au diamètre des nanoparticules. « Le canal là-bas mesure exactement 2,8 micromètres de haut », explique Mortelmans. C’est là que les nanoparticules s’accumulent, auxquelles les anticorps humains et leurs appendices incandescents sont ancrés. Lorsque la plaque est placée sous un microscope à fluorescence, le signal lumineux est visible. Plus le patient a formé d’anticorps, plus il est léger ; Plus le signal est clair, plus la réponse immunitaire est forte. C’est ainsi que le COVID-19 peut être clairement diagnostiqué. « De plus, vous pouvez utiliser la force du signal pour voir si le système immunitaire réagit bien et si une évolution modérée peut être attendue – ou s’il réagit peut-être de manière excessive et qu’il existe un risque de complications », explique Mortelmans.

Un test rapide avec de nombreuses possibilités

Il n’y a aucun risque que le canal soit bloqué par d’autres particules dans le sang. Les virus eux-mêmes ne mesurent qu’environ 0,12 micromètre et s’écoulent sans résistance. Seuls les globules rouges à côté des nanoparticules sont plus gros que la partie la plus étroite du canal. « Ils ont en fait causé des problèmes au début de notre projet de développement », explique Mortelmans. « Mais nous avons modifié le canal pour qu’ils passent maintenant. » Les chercheurs ont profité du fait que les cellules sont flexibles et compressibles : « La force capillaire est maintenant si grande qu’elle comprime les cellules sanguines à travers chaque rétrécissement du canal. »

Le test ouvre encore plus de possibilités que le diagnostic du COVID-19. De plus, des nanoparticules de différentes tailles et structures de surface pourraient être mélangées dans le sang pour permettre des tests simultanés pour d’autres maladies. Mortelmans l’a fait dans l’étude avec des particules dont la surface correspond aux virus de la grippe A. Dans les expériences, deux points se sont allumés dans la région de capture : un pour COVID-19 et un pour la grippe.

De plus, il est possible d’identifier différents anticorps que le système immunitaire produit à différents stades de la maladie. Par exemple, on pourrait utiliser des particules fluorescentes vertes qui se lient uniquement aux anticorps qui apparaissent au début de l’infection, et des particules fluorescentes rouges pour les anticorps qui sont produits par le système immunitaire à des stades ultérieurs. « Le test peut être étendu de plusieurs façons », explique Mortelmans. « Par exemple, nous pourrions facilement tester dix maladies différentes à la fois et également utiliser quatre couleurs. » Bien sûr, vous pouvez également augmenter le nombre de canaux pour tester encore plus de variantes. En principe, les deuxième et troisième canaux ne sont là que pour confirmer le résultat du premier. Cependant, ils pourraient également être utilisés pour effectuer divers tests. « En principe, nous avons ici un système de type Lego dans lequel vous pouvez combiner différents composants », explique le chef de projet Yasin Ekinci.

Les chercheurs ont commencé à travailler sur le nouveau test peu de temps après le début de la pandémie de coronavirus. « Nous travaillions sur un test de diagnostic pour la maladie de Parkinson à l’époque », explique Ekinci. « Lorsque la pandémie a frappé, nous nous sommes demandé comment nous, en tant qu’institut de recherche, pouvions contribuer à la surmonter. » Cependant, le développement a pris plus de temps car le test est si nouveau, car on savait peu de choses sur le virus au début et parce que le patient les échantillons sont difficiles à obtenir.

Pour l’étude, l’appareil a été testé avec 29 échantillons de sang – dont 19 provenaient de personnes infectées et 10 de personnes non infectées. À l’exception d’un cas de faux négatif, le test était toujours correct. Cela a également été constaté lors de l’examen de suivi. « De toute évidence, nous devons faire beaucoup plus de tests pour faire une déclaration solide sur la fiabilité et il y a encore beaucoup de place à l’amélioration. Mais c’est très prometteur », dit Ekinci.

De plus, le test devrait être plus facile à réaliser. « Nous nous efforçons de rendre cela aussi facile à faire avec la salive qu’avec le sang », déclare Mortelmans. «Nous voulons également utiliser une caméra de téléphone portable au lieu d’un microscope pour lire les signaux. Les appareils modernes peuvent désormais le faire. » Un tel test prend actuellement entre 10 et 30 minutes. Mais cela peut aussi se faire en deux minutes ; il est actuellement optimisé en conséquence. « Notre vision est une technologie », déclare Ekinci, « avec laquelle nous pouvons diagnostiquer plusieurs maladies et variantes du COVID et de la grippe en même temps de manière fiable, rapide et peu coûteuse via un téléphone mobile. Notre nouveau concept est capable de rendre cela possible.


Le test COVID universel basé sur l’amplification isotherme peut détecter toutes les variantes du COVID-19


Plus d’information:
Thomas Mortelmans et al, Dispositif nanofluidique à base de poly(méthacrylate de méthyle) pour la détection sérologique rapide et multiplexée des anticorps du SRAS-CoV-2, ACS Nanomatériaux Appliqués (2022). DOI : 10.1021/acsanm.1c03309

Fourni par l’Institut Paul Scherrer

Devis: New, Better Rapid Coronavirus Test (2022, 25 janvier) Extrait le 25 janvier 2022 de https://phys.org/news/2022-01-coronavirus-rapid.html

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