Ce capteur devrait bientôt faire l’objet d’essais cliniques à grande échelle.

Bien qu’il existe aujourd’hui un certain nombre de capteurs portés sur la peau qui identifient les métabolites dans la sueur, la technologie est limitée dans ce qu’elle peut détecter, et les capteurs ne sont souvent pas réutilisables. Un nouveau capteur, cependant, utilise un « polymère à empreinte moléculaire » pour être beaucoup plus utile.

Le dispositif expérimental a été mis au point par une équipe du California Institute of Technology (Caltech), dirigée par le professeur adjoint Wei Gao.

Auparavant, Wei Gao et son équipe avaient créé des capteurs intégrant des enzymes ou des anticorps qui réagissaient avec des métabolites chimiques spécifiques présents dans la sueur du porteur. Entre autres choses, des niveaux anormalement élevés ou faibles de certains de ces produits chimiques pouvaient indiquer des troubles spécifiques nécessitant un traitement. Malheureusement, les enzymes ne pouvaient détecter qu’un nombre relativement restreint de métabolites. Les anticorps étaient un peu plus polyvalents, mais ils ne pouvaient être utilisés qu’une seule fois.

À la recherche d’une alternative plus performante, les chercheurs ont conçu un capteur intégrant un film polymère qui génère un courant électrique lorsqu’il entre en contact avec la sueur. Ce qui est important, c’est qu’un second polymère, qui a fait l’objet d’une impression moléculaire, forme une couche entre ce film et la peau.

Le processus d’impression consiste à intégrer des molécules du métabolite cible dans le polymère alors qu’il est encore à l’état liquide, à laisser le polymère prendre une consistance caoutchouteuse, puis à utiliser un procédé chimique pour en retirer les molécules. Le résultat est une feuille de polymère contenant de minuscules trous moulés qui ont la taille et la forme exactes des molécules.

Lorsque la sueur entre en contact avec ce polymère – si le métabolite est peu ou pas présent dans la sueur – le liquide s’écoule à travers les trous pratiquement ouverts, créant un fort courant électrique lorsqu’il atteint l’autre polymère situé en dessous. En revanche, si le métabolite est présent en grande quantité dans la sueur, les molécules bouchent de nombreux trous. Cela signifie qu’une quantité moindre de sueur pourra passer à travers, et qu’un courant plus faible sera produit.

Par conséquent, en surveillant le signal électrique produit par le capteur, il est possible de mesurer la concentration du métabolite ciblé dans la sueur du porteur – et les concentrations dans la sueur correspondent généralement à celles dans la circulation sanguine. L’application d’un faible courant électrique détruit ensuite les molécules qui bloquent les trous, ce qui permet de réutiliser le capteur.

Le capteur stimule la production de sueur à l’aide de deux électrodes (les grandes sections incurvées).

Le capteur applique initialement un petit courant électrique à la peau, afin de stimuler la production de sueur. Toutefois, comme sa conception microfluidique ne nécessite qu’une quantité infime de sueur, le courant est très faible et ne serait pas inconfortable pour le porteur. Il a déjà été testé sur des volontaires en laboratoire, et devrait bientôt faire l’objet d’essais cliniques de plus grande envergure.

« Cette approche nous permet de détecter un tas de nouveaux nutriments et métabolites cruciaux. Nous pouvons surveiller le moment où nous mangeons et observer l’évolution des niveaux de nutriments », a déclaré Wei Gao. « Elle ne surveille pas seulement les nutriments, mais aussi les hormones et les médicaments. Elle peut fournir une surveillance continue pour de nombreux problèmes de santé. »

https://www.nature.com/articles/s41551-022-00916-z

https://www.caltech.edu/about/news/new-wearable-sensor-detects-even-more-compounds-in-human-sweat