Une nouvelle publication de Avancées optoélectroniques traite des avancées scientifiques et techniques dans le domaine de la cytométrie par imagerie par micropuce (MIC) et montre les applications de la cytométrie par imagerie par micropuce qui peuvent apporter des soins de santé plus économiques, faciles à utiliser et accessibles au public.
La mondialisation économique et le vieillissement de la population de nombreux pays dans le monde génèrent un énorme besoin de tests de laboratoire rapides et rentables au point de besoin. Au cours des deux dernières années, le monde entier a relevé les défis de la pandémie de COVID-19. La population générale de nombreux pays passe régulièrement des tests d’acide nucléique et/ou des tests antigéniques rapides à des fins de dépistage. Les travailleurs de la santé ont besoin d’outils de test de diagnostic plus économiques et faciles à utiliser pour soutenir leur pratique des soins de santé. Les agences de santé publique ont également besoin d’outils de diagnostic puissants pour les aider à prendre des décisions stratégiques cruciales.
Lors d’un rendez-vous clinique typique, les tests de laboratoire passent par des procédures telles que la demande de laboratoire, la collecte d’échantillons, le traitement des échantillons et les rapports. Le délai moyen d’exécution peut varier de quelques heures à plusieurs jours. Pour de nombreux diagnostics et suivis de maladies nécessitant des informations instantanées et une prise de décision rapide, la technologie et le flux de travail traditionnels ne pouvaient pas répondre efficacement aux besoins cliniques.
Pendant ce temps, il existe l’option « bandelette de test rapide » telle que la bandelette de test d’antigène COVID et la bandelette de test de grossesse hCG qui fournit des résultats de test instantanés. Ces bandelettes de test rapide deviennent un outil de diagnostic important pour le dépistage et la surveillance, bien que l’application des bandelettes de test soit généralement limitée à des tests qualitatifs. De plus, en raison de leur sensibilité analytique relativement plus faible, ces bandelettes de test rapide ne pouvaient pas détecter les biomarqueurs qui ont une faible quantité dans l’échantillon. Par conséquent, il existe un besoin croissant de développer un instrument et des réactifs de diagnostic quantitatifs, faciles à utiliser et accessibles.
Compte tenu des besoins émergents en matière de soins de santé, les scientifiques et les ingénieurs proposent en permanence des solutions de diagnostic créatives utilisant une variété d’approches technologiques. Parmi ces technologies, la microfluidique devient une approche très précieuse pour répondre potentiellement à de nombreuses exigences. La cytométrie d’imagerie par micropuce basée sur les technologies microfluidiques est une plate-forme analytique si innovante qui pourrait changer le paysage du domaine des tests de laboratoire clinique.
Microchip Imaging Cytometry (MIC) est une plate-forme technologique capable de détecter et d’analyser rapidement des substances biochimiques humaines telles que des cellules, des protéines et des acides nucléiques. Les dispositifs MIC ont les attributs de portabilité, de rentabilité et d’adaptabilité tout en fournissant des mesures quantitatives pour répondre aux besoins des tests de laboratoire dans une variété d’environnements de soins de santé. Basé sur l’utilisation de puces microfluidiques, MIC nécessite moins d’échantillon et peut compléter automatiquement la préparation de l’échantillon. Par conséquent, ils peuvent fournir des résultats de test quantitatifs en utilisant simplement un échantillon de piqûre au doigt. La consommation réduite de réactifs et le facteur de forme réduit contribuent également à améliorer l’accessibilité et l’abordabilité des services de santé dans les régions éloignées et aux ressources limitées.
L’article passe en revue les applications cliniques notables des technologies MIC, telles que la surveillance des patients VIH, le dépistage de la drépanocytose, le diagnostic des maladies infectieuses, etc. Selon le niveau d’automatisation et les formats de capture d’images, les dispositifs MIC ont été classés en trois approches : statique-fluide (SCSF), statique-chip-moving-fluid (SCMF) et Moving-chip-static-fluid (MCSF). L’imagerie en fond clair, l’imagerie par fluorescence et les techniques d’imagerie sans lentille ont été adoptées dans les systèmes MIC. Des techniques d’acquisition d’images telles que l’intégration de temporisation et l’excitation codée dans le temps ont été démontrées pour atteindre une sensibilité plus élevée dans la détection d’objets en mouvement rapide dans des niveaux de faible luminosité.
Comparé aux cytomètres en flux traditionnels, le MIC analyse des objets tels que des cellules et des particules à travers un canal de puce microfluidique relativement large et peu profond. Grâce au développement révolutionnaire des dispositifs de détection à semi-conducteurs et des technologies de l’information au cours des dernières années, les composants de détection de source lumineuse et d’imagerie du MIC peuvent également atteindre des performances optoélectroniques plus élevées.
Grâce à l’innovation et au développement de la biotechnologie, de la fabrication de micro-nano, des matériaux semi-conducteurs, des technologies de l’information et d’autres domaines, MIC trouvera des applications de tests cliniques plus importantes à l’avenir et favorisera le développement de solutions plus économiques, faciles à utiliser, et des tests accessibles au point de besoin.
Les avancées récentes dans les technologies de la photonique, de l’optique intégrée et de l’imagerie promettent d’augmenter la sensibilité et la fonctionnalité des systèmes MIC tout en diminuant leur taille et leur coût. Les couleurs peuvent être différenciées directement sur les capteurs d’image CMOS au silicium en utilisant plusieurs techniques. Des progrès vers des détecteurs de sensibilité plus élevée ont également été réalisés en intégrant des diodes à avalanche à photon unique dans des CMOS standard avec des systèmes microfluidiques.
Le développement d’appareils MIC doit se concentrer sur les aspects suivants : 1) l’appareil doit être portable pour s’adapter à l’objectif de diagnostic dans divers scénarios de soins de santé, 2) l’appareil doit être facile à utiliser et fournir rapidement des résultats échantillon-réponse (par exemple, 15 minutes), 3) l’assemblage microfluidique doit contenir des réactifs préchargés et être jetable. De plus, les performances analytiques des appareils MIC, telles que la sensibilité, l’exactitude, la précision, la robustesse, doivent répondre à certaines exigences de test. Dans le processus de conception et de développement d’instruments et de réactifs, tous ces aspects doivent être pris en compte. Par conséquent, la conception et le développement techniques doivent trouver un équilibre sophistiqué entre complexité, performances et coûts, pour répondre aux besoins en soins de santé et bénéficier à davantage de patients.
Xilong Yuan et al, cytomètre d’imagerie par micropuce : rendre les soins de santé disponibles, accessibles et abordables, Avancées optoélectroniques (2022). DOI : 10.29026/oea.2022.210130
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