La demande de surveillance de la santé en temps réel augmente. Une équipe de recherche de l’Institut de chimie de l’Académie chinoise des sciences (ICCAS) a récemment mis au point un matériau vivant pour le suivi en temps réel du lactate, un biomarqueur du cancer.
Le lactate est un analyte majeur dans l’ingénierie des bioprocédés, la médecine du sport et les soins cliniques, et c’est également un biomarqueur fiable de la génération de tumeurs, des métastases et de la récidive. Les biocapteurs portables avec de bonnes performances pour surveiller la teneur en lactate dans les fluides corporels sont en demande.
Les matériaux vivants sont un nouveau type de matériau biohybride composé d’éléments vivants (bactéries, cellules de mammifères, champignons et algues, etc.) et de matériaux fonctionnels artificiels. Bénéficiant de la combinaison de leurs avantages respectifs, les matériaux vivants sont utilisés pour la biodétection, la biosynthèse et le diagnostic biomédical. Les polymères conjugués (PC) sont caractérisés par une structure électronique délocalisée qui permet le transfert d’électrons.
En modifiant davantage le squelette CP à l’aide de chaînes latérales solubles dans l’eau, une série de nouveaux polymères conjugués solubles dans l’eau (WSCP) ont été conçus et synthétisés avec une excellente solubilité dans l’eau, une propriété photoélectrique et une biocompatibilité. On s’attend à ce que les WSCP soient de bons matériaux fonctionnels artificiels pour la construction de matériaux vivants et de dispositifs bioélectroniques.
Dirigée par le professeur Wang Shu et le professeur Bai Haotian, l’équipe de l’ICCAS a construit un matériau vivant avec du polythiophène cationique (PMNT) et du Shewanella oneidensis MR-1. Le PMNT pourrait contribuer à la formation de biofilm et optimiser le processus bioélectronique à l’intérieur de S. oneidensis MR-1 ; ainsi, les matériaux vivants construits pourraient accélérer le processus d’oxydation du lactate et améliorer le taux de transfert d’électrons vers l’extérieur.
Le matériau a ensuite été utilisé pour fabriquer un dispositif bioélectronique flexible pour la détection du lactate dans les fluides physiologiques (sueur, urine et plasma) et les cellules tumorales grâce à une intégration plus poussée du module fonctionnel et au traitement de la technologie d’ingénierie. Tous les signaux électriques collectés par le dispositif bioélectronique flexible pourraient être transférés sans fil vers un smartphone portable pour être lus et analysés.
Ce travail propose une nouvelle stratégie pour intégrer l’activité biologique des cellules vivantes et les propriétés optoélectroniques des CPs pour la préparation de matériaux vivants. Les appareils électroniques flexibles et portables basés sur les nouveaux matériaux vivants ont des applications potentielles pour la surveillance de la santé personnelle à l’avenir.
L’étude a été publiée dans Avancées scientifiques.
Zenghao Wang et al, Dispositif bioélectronique flexible fabriqué à partir d’un matériau vivant à base de polymère conducteur, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abo1458