Un capteur de sueur portable pour mesurer notre état de santé en temps réel

Vous n’aimez pas faire de prises de sang lorsque vous allez chez le médecin? Bien que cet examen banal soit insurmontable pour les phobiques des aiguilles ou ceux qui tournent de l’œil à la vue du sang, le résultat d’une prise de sang reste un très bon indicateur de notre état de santé. Cependant, une nouvelle technique, moins invasive, verra bientôt le jour.

Un groupe de chercheurs l’institut de technologie de Californie, dirigé par Wei Gao, professeur adjoint de génie médical, a conçu un capteur portable, pouvant être fabriqué en masse, qui peut surveiller les niveaux de métabolites et de nutriments dans le sang d'une personne, rien qu’en analysant sa sueur. Ce nouveau capteur est plus sensible que ceux qui sont disponible sur le marché. Les produits développés précédemment ciblaient principalement les composés en concentrations élevées, tels que les électrolytes, le glucose et le lactate. Tous les résultats ont été présentés dans la revue Nature Biotechnology. 

La mise au point de ce nouveau capteur permettra aux médecins de surveiller en permanence l'état de leurs patients, en particulier ceux souffrant de maladies cardiovasculaires, de diabète ou de problèmes rénaux qui peuvent entraîner des niveaux anormaux de nutriments ou de métabolites dans le sang. Ce procédé évitera aux patients d’utiliser une méthode invasive et douloureuse pour surveiller son état de santé, comme c’est le cas avec l’aiguille hypodermique par exemple. “De tels capteurs de sueur portables ont le potentiel de capturer rapidement, continuellement et de manière non-invasive les changements de santé aux niveaux moléculaires, indique Wei Gao. Ils pourraient permettre un suivi personnalisé, un diagnostic précoce et une intervention rapide.”

Utilisation de microfluides pour de meilleurs résultats

Le dispositif portable de Wei Gao utilise des microfluides pour obtenir ses informations. Les microfluides sont idéales car elles minimisent l'influence de l'évaporation de la sueur et de la contamination cutanée sur la précision de détection. De plus, lorsque la sueur fournie s'écoule dans les microcanaux, l'appareil peut mesurer avec précision et capter les changements de concentrations.

Jusqu'à présent, les capteurs portables à base de microfluides étaient fabriqués avec un procédé lithographique-évaporation, qui nécessite des procédés de fabrication compliqués et coûteux. Pour ses capteurs, l’équipe de recherche a choisi de mesurer la fréquence respiratoire, la fréquence cardiaque et les niveaux d'acide urique et de tyrosine par son capteur. 

Selon les chercheurs, le choix de la tyrosine est judicieux, car elle est un indicateur des troubles métaboliques, des maladies du foie, des troubles alimentaires et des troubles neuropsychiatriques. De son côté, l'acide urique a été choisi parce qu’un taux élevé est associé à la goutte, une affection articulaire douloureuse qui est en hausse dans le monde entier. La goutte se produit lorsque des niveaux élevés d'acide urique dans le corps commencent à se cristalliser dans les articulations, en particulier celles des pieds, causant une irritation et une inflammation.

Fonctionnement de l'appareil

Les chercheurs ont effectué une série de tests auprès de patients en bonne santé pour savoir si l'appareil fonctionnait correctement. Les chercheurs ont comparé les résultats d'athlètes entraînés et de personnes ayant une condition physique moyenne pour vérifier les niveaux de tyrosine dans la sueur, qui sont influencés par la condition physique d'une personne. Les capteurs ont montré des niveaux inférieurs de tyrosine dans la sueur des athlètes. De même, pour vérifier les niveaux d'acide urique, les chercheurs ont surveillé la sueur des personnes en bonne santé à jeun ainsi qu'après un repas riche en purines, des composés alimentaires qui sont métabolisés en acide urique. Le capteur a montré que les niveaux d'acide urique augmentaient après le repas. Pour s’assurer de la précision du relevé, l'équipe de Wei Gao a également effectué un test similaire sur des patients souffrant de goutte. Les niveaux d'acide urique des patients étaient beaucoup plus élevés que ceux des personnes en bonne santé, selon les données du capteur.

Pour vérifier davantage la précision des capteurs, Wei Gao et ses collègues ont vérifié par recoupement la précision des capteurs avec les tests d'échantillons de sang des patients atteints de goutte et des sujets sains. Les résultats du capteur sont identiques à ceux de l'échantillon de sang. 

“Étant donné que les nutriments et métabolites sont liés à un certain nombre de problèmes de santé, les informations recueillies à l'aide de ces capteurs portables seront d'une valeur inestimable tant pour la recherche que pour le traitement médical” conclut Wei Gao.