Technologie nanofluidique

La nanofluidique se définit comme l’étude (avec ses applications) de l’écoulement de fluides à l’intérieur et autour de structures composées d'éléments mesurant moins de 100 nm (1 nm = 10-9 m) dans une ou plusieurs directions. Les liquides confinés dans de telles structures présentent des comportements physiques que l’on n’observe pas dans des structures de l’ordre du micron ou de taille supérieure.

La nanofluidique, qui est en passe de devenir un domaine de recherche important, a été appliquée dans des systèmes microfluidiques utilisés pour la manipulation d’ADN, la séparation de protéines, la préconcentration d’échantillons et la détection de molécules isolées. La plupart des recherches actuelles en nanofluidique sont orientées vers des applications dans le domaine du génie biomédical et de la biotechnologie.1

Abionic est parvenue à conjuguer la nano-ingénierie, la biochimie et les sciences médicales afin de développer une plate-forme inégalée, basée sur la technologie nanofluidique, offrant aux professionnels de la santé les tests au chevet du patient les plus rapides.

Figure 1. Intégration d’un immunoassay de fluorescence (coupe transversale d’un biocapteur nanofluidique)
Figure 1

Les immunoassay nanofluidiques reposent sur une augmentation des interactions biomoléculaires se déroulant à l’intérieur du confinement nanoscopique.

Les analytes liés aux anticorps de détection fluorescents sont capturés dans la zone de lecture du capteur.

Pas besoin d’une étape de rinçage car le rapport surface sur volume est extrêmement élevé et de ce fait, le bruit de fond non-spécifique est négligeable.

La figure 2 montre l’augmentation dose-dépendante du signal fluorescent dans les mesures cinétiques de la ferritine dans les biocapteurs.

En moins de deux minutes, les courbes de cinétique atteignent un équilibre pour toutes les doses de ferritine couvrant la plage de valeurs cliniquement pertinentes pour le diagnostic d’une carence en fer.2

Figure 2. Capture du signal de la ferritine en fonction du temps d’essai pour différentes concentrations de ferritine couvrant la plage de valeurs cliniquement pertinentes dans les biocapteurs nanofluidiques

On observe une détection rapide du signal sitôt l’échantillon déposé dans la capsule contenant les capteurs. La figure 2 montre une hausse dose-dépendante du signal avec le temps.

La courbe atteint un plateau après environ 90 secondes, ce qui démontre l’extrême rapidité de la réaction de liaison entre la zone de capture et les analytes recherchés, présents à très faible concentration.

Figure 2

References 1) Durand, N.; Biomolecular Diffusion in Nanofluidics. EPFL, Lausanne, 2010.2) Putallaz L, Sprunger Y van den Bogaard P, “Nanofluidic technology enables decentralized and rapid diagnostic testing”, Poster presented at the 2nd Swiss POCT Symposium, 2018

Performances analytiques

Le test nanofluidique d’allergie (IgE) en comparaison avec la méthode de référence

Une étude pivot publiée par Rothlisberger, S et al. a montré que lorsque les dosages sérologiques des IgE étaient effectués avec l’abioSCOPE®, la décision diagnostique des experts en allergie était la même qu’avec la méthode de laboratoire de référence dans 94,6% des cas. Cette étude a démontré l’utilité clinique de la solution d’Abionic, révolutionnant le dosage des IgE au cabinet médical, permettant ainsi le diagnostic immédiat des patients souffrant d’une maladie allergique.3

Tableau 1. Pourcentages calculés de concordance avec les diagnostics positifs et négatifs posés par le panel d’experts en allergie

En comparaison avec la logistique imposée par les laboratoires d’analyse centralisés, nécessitant l’extraction d’un volume conséquent de sérum à partir de sang veineux, l’abioSCOPE a démontré des résultats similaires en se basant sur une goutte de sang capillaire.

La concordance avec les décisions diagnostiques était réalisée dans plus de 94% des cas, ce qui est remarquable pour un test de diagnostic au chevet du patient.

Table 1
Excellente corrélation entre les résultats des tests effectués avec l’abioSCOPE® et ceux d’une méthode de référence utilisée en laboratoire

Cette étude a pour objet de démontrer la concordance entre les mesures effectuées sur le sang capillaire avec l’abioSCOPE® et les valeurs obtenues sur les échantillons de plasma correspondants par la méthode de laboratoire de référence ImmunoCAP total IgE (ThermoFisher Scientific) ainsi que d’estimer la précision de la plate-forme abioSCOPE®.4

Figure 3. Comparaison de méthodes: IgE totales dosées avec abioSCOPE® (sang complet) vs ImmunoCAP (plasma)
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L’appareil abioSCOPE® et la méthode de référence de laboratoire (ImmunoCAP, ThermoFisher Scientific, Uppsala, Suède) ont été utilisés pour mesurer les IgE totales dans 69 échantillons de sang complet et leurs échantillons de plasma correspondants.

La statistique de Deming a été appliquée à la série de données. Une excellente corrélation a été constatée entre les deux méthodes (figure 3): le coefficient de corrélation R2 était de 0,91, la droite de régression avait une pente de 0,93 et une ordonnée à l’origine de -0,49 dans une plage de 2 à 1500 UI d’IgE totales/ml.

La PSP (Pancreatic Stone Protein) a un potentiel significatif dans le rôle d’un "marqueur précoce" de détection d’un sepsis

Le sepsis est l’une des principales causes de mortalité dans le monde. Cette maladie qui engage le pronostic vital est causée par une dérégulation de la réponse de l’hôte à une infection. La Pancreatic Stone Protein (PSP) est un biomarqueur produit par le pancréas de l’hôte en réponse à un dysfonctionnement organique lié à un sepsis. Elle a montré un immense potentiel dans l’identification précoce de patients septiques. Abionic combine ce nouveau biomarqueur, la PSP, avec sa plateforme diagnostique ultra-rapide pour offrir un test unique dans sa simplicité afin d’anticiper un sepsis au chevet du patient. 4

Figure 4. Les valeurs de PSP augmentent dans les premières phases du développement d’un sepsis

Le sepsis est une urgence médicale qui exige une réponse immédiate – chaque heure compte!

La détection précoce d’un sepsis suivie de la mise en œuvre rapide de mesures appropriées augmente de manière significative les chances de survie. Malheureusement, les signes cliniques du sepsis sont variables et son diagnostic précoce pose toujours un défi majeur aux cliniciens.

Grâce à la technologie d’Abionic, l’’augmentation du taux de la PSP au début de l’apparition d’un sepsis peut être mesurée plus de 24 h avant la détection basée sur les méthodes actuelles, permettant d’instaurer un traitement optimal chez les patients diagnostiqués et de sauver potentiellement des millions de vies.

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References 3) Roethlisberger S.; Novel Nanofluidic IgE Assay versus a Reference Method: A Real-World Comparison. Int Arch Allergy Immunol. 2019 Jun 12 4) Abionic internal evaluation study report (data on file)