Pouvez-vous vraiment détecter Covid-19 en 5 minutes avec des capteurs de papier révolutionnaires ?

Les tests COVID-19 restent une priorité absolue dans le monde alors que la pandémie se poursuit, les scientifiques cherchant de nouvelles et meilleures façons d’effectuer des tests pour détecter, suivre et contenir le virus.

Pour soutenir cette entreprise, des chercheurs de l’Université de l’Illinois Urbana-Champaign ont développé un test COVID ultrasensible utilisant un capteur électrochimique à base de papier qui peut produire des résultats en moins de cinq minutes.

Le test a été développé par Maha Alafeef, étudiante diplômée de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign, qui a déclaré qu’elle s’intéressait depuis longtemps à l’utilisation de la bio-ingénierie pour résoudre des problèmes du monde réel.

« Actuellement, nous vivons un événement qui change notre vie une fois par siècle », a-t-elle déclaré dans un communiqué de presse. « Nous répondons à ce besoin mondial à partir d’une approche holistique en développant des outils multidisciplinaires pour la détection précoce, le diagnostic et le traitement du SRAS-CoV-2. »

Le graphène ouvre la voie

Actuellement, il existe deux catégories clés de tests pour COVID-19, le plus largement utilisé étant le test de réaction en chaîne par polymérase en temps réel (RT-PCR) à transcriptase inverse, qui peut fournir des résultats en quelques jours.

La deuxième catégorie de tests se concentre sur la détection des anticorps, mais cela ne peut généralement pas être fait tant qu’une personne n’est pas déjà infectée par le virus ou même après la récupération, car il peut y avoir un délai de quelques jours à quelques semaines après qu’une personne a été exposés au virus pour qu’ils produisent des anticorps détectables.

La plate-forme de détection électrochimique développée par Alafeef repose sur l’utilisation du graphène pour détecter des maladies dans des biocapteurs au point de service. Ces capteurs sont très sensibles et peuvent détecter rapidement des maladies sans coût de production élevé, ont déclaré les chercheurs.

« La découverte du graphène a ouvert une nouvelle ère de développement de capteurs en raison de ses propriétés », a expliqué Alafeef dans un communiqué de presse. « Le graphène présente des propriétés mécaniques et électrochimiques uniques qui le rendent idéal pour le développement de capteurs électrochimiques sensibles. »

En utilisant ces capteurs comme modèles, elle et son équipe ont créé un biocapteur électrochimique à base de graphène avec une lecture électrique configurée pour détecter sélectivement la présence de matériel génétique SARS-CoV-2.

Anatomie d’un biocapteur

Le nouveau biocapteur comporte deux composants : une plate-forme pour mesurer un affichage électrique et des sondes pour détecter la présence d’ARN viral. La plate-forme est composée de papier filtre recouvert d’une couche de nanoplaquettes de graphène pour créer un film conducteur. Au-dessus du graphène, ils ont placé une électrode en or avec une conception prédéfinie, qui agit comme une plage de contact pour la lecture électrique.

Actuellement, les tests COVID-19 basés sur l’ARN recherchent le virus en détectant la présence du gène N (phosphoprotéine de la nucléocapside) sur le virus SARS-CoV-2. Pour le biocapteur, les chercheurs ont conçu des sondes oligonucléotidiques antisens (ASO) pour cibler deux régions du gène N. Ce faisant, ils visent à assurer la fiabilité du capteur au cas où une région subirait une mutation génétique, ont déclaré les chercheurs.

Le capteur utilise également des nanoparticules d’or (AuNP) coiffées d’acides nucléiques simple brin (ssDNA), ce qui augmente la capacité de détection de l’ARN du virus COVID-19, ont-ils ajouté. Les chercheurs ont publié un article sur leurs travaux dans la revue ACS Nano.

L’équipe a utilisé des échantillons positifs et négatifs de COVID-19 pour tester les performances du capteur. La plate-forme de test a montré une augmentation significative de la tension des échantillons positifs par rapport aux échantillons négatifs, identifiant la présence de matériel génétique viral en moins de cinq minutes, ont déclaré les chercheurs.

De plus, le capteur pourrait également différencier les charges d’ARN viral dans les échantillons qu’il a testés, ce qui est un indicateur clé de la progression de l’infection, ont-ils déclaré. Jusqu’à présent, cela n’a pas été facile à mesurer à l’aide des méthodes de test existantes, ont déclaré les chercheurs.

La nouvelle plate-forme de test présente également d’autres avantages pour effectuer des tests COVID-19 rapides, tels que la portabilité et le faible coût, a déclaré Alafeef. Il peut également être intégré à des technologies telles que des microcontrôleurs et des écrans LED ou à un smartphone via Bluetooth ou Wi-Fi, ce qui signifie qu’il peut même être utilisé pour tester le virus à la maison, a-t-elle ajouté.