Des scientifiques de l’Université médicale et dentaire de Tokyo (TMDU) présentent une méthode simple de fabrication de biocapteurs à base de polymères électrofilés. En incorporant des enzymes à l’intérieur de la chaîne de polymère, les enzymes étaient opérationnelles même à l’état sec. Ces biocapteurs peuvent être utilisés pour dépister certaines maladies, ainsi que pour surveiller les environnements pour des composés chimiques spécifiques dans l’air.
Les enzymes sont des catalyseurs biologiques qui permettent à de nombreuses réactions chimiques vitales pour la vie de progresser beaucoup plus rapidement qu’elles ne le feraient normalement. L’une des caractéristiques remarquables de certaines enzymes est leur forte spécificité, dans laquelle la réaction fonctionnera avec certaines molécules cibles, mais pas avec des molécules même très similaires. Les scientifiques savent depuis longtemps que ces propriétés peuvent être utilisées pour créer des biocapteurs très sensibles et précis pour des substances spécifiques, y compris celles associées à la maladie. Cependant, la plupart des biocapteurs conventionnels nécessitent de maintenir l’enzyme dans un état humide afin qu’ils ne se dénaturent pas et ne perdent pas leur capacité à catalyser les réactions.
Maintenant, une équipe collaborative de chercheurs de TMDU et de l’Université Waseda dirigée par les professeurs Kohji Mitsubayashi et Naoya Takeda a créé un biocapteur non invasif pour les composés organiques volatils sous la forme d’un maillage solide. Une solution d’alcool polyvinylique a d’abord été combinée avec l’enzyme alcool déshydrogénase et la coenzyme nicotinamide adénine. Le mélange a été forcé à travers une buse à haute tension. De fines fibres de polymère se sont accumulées sur la plaque collectrice, avec l’enzyme incorporée à l’intérieur, jusqu’à l’obtention d’un maillage solide. La présence de vapeur d’éthanol a pu être détectée sur la base d’une augmentation significative de l’activité fluorescente.
« Nous avons constaté que l’immobilisation des enzymes à l’intérieur du maillage préservait leur activité, même dans des conditions ambiantes », explique l’auteur Misa Nakaya. Les chercheurs ont effectué des tests pour déterminer les conditions de pH optimales et évalué la relation entre l’intensité de la fluorescence et la quantité d’éthanol appliquée. Ils ont également constaté que la fluorescence du biocapteur n’était pas déclenchée lorsqu’il était exposé à d’autres composés volatils, tels que l’acétone ou le méthanol, de sorte que la spécificité était maintenue.
« Notre biocapteur sous forme sèche pour détecter les produits chimiques dans l’air aura de bien meilleures chances d’être largement adopté commercialement en raison de sa facilité de fabrication », déclare l’auteur Kohji Mitsubayashi. Avoir la capacité de produire des biocapteurs solides rapidement et à moindre coût peut permettre de nouveaux diagnostics au point de service et des systèmes de surveillance environnementale à utiliser sur le terrain.
La recherche est publiée dans Biocapteurs et bioélectronique.
Kenta Iitani et al, capteur à fibre électrofilée enzymatique de polymère hydrophile pour l’imagerie fluorométrique de l’éthanol gazeux en phase vapeur, Biocapteurs et bioélectronique (2022). DOI : 10.1016/j.bios.2022.114453
Fourni par l’Université médicale et dentaire de Tokyo