Un nouvel appareil mesure les électrolytes dans le sang

Un nouvel appareil mesure les électrolytes dans le sang

Rythme cardiaque anormal, palpitations et douleurs musculaires : ce sont quelques-uns des symptômes de l’hyperkaliémie, causée par un taux élevé de potassium (K+) dans le sérum sanguin. Le potassium est l’un des principaux ions des électrolytes dans notre sang. Les électrolytes sont impliqués dans l’équilibre hydrique et le contrôle de la pression artérielle.

Si votre corps ne parvient pas à réguler correctement les électrolytes, vous avez besoin de contrôles sanguins réguliers. Et tester le sang de patients qui, selon les médecins, pourraient souffrir d’un déséquilibre électrolytique est généralement un effort majeur car divers tests sélectifs doivent être effectués.

Le Dr Remco Hartkamp, ​​expert en physique chimique computationnelle au Département des procédés et de l’énergie, a développé une nouvelle méthode, en collaboration avec des chercheurs du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) en France et des NTT Basic Research Laboratories au Japon, qui faciliter la mesure de la concentration de différents électrolytes dans le sang à l’aide d’un nanotransistor.

Les résultats de la recherche ont été publiés ce mois-ci dans Matériaux naturels« Ionogramme de sérum sanguin sans couche sélective basé sur des interactions spécifiques aux ions avec un nanotransistor. »

« Nous effectuons des mesures à l’échelle moléculaire »

Les chercheurs ont présenté ce qu’ils ont appelé un transistor à effet de champ sélectif d’ions (ISFET), avec un capteur de seulement 25 nm, beaucoup plus petit que les ISFET à nanofils conventionnels.

« Les canaux par lesquels le sang circule dans cet appareil ne mesurent que 25 nanomètres de large », explique Hartkamp. « C’est tellement étroit que toutes les molécules du sang sont extrêmement proches des parois. Fondamentalement, nous effectuons des mesures sur des molécules avec un appareil qui a lui-même des dimensions proches de l’échelle moléculaire. À cette échelle, les substances se comportent différemment qu’à l’échelle macro. Cela nous permet de mesurer avec une précision beaucoup plus élevée.

« De plus, nous n’avons besoin que d’infimes quantités de sang. Au lieu d’avoir un médecin prélevant 15 cc de sang d’un patient, le patient pourra désormais faire les mesures lui-même en piquant une petite aiguille (à peine perceptible) dans son bras. Ces développements sont particulièrement importants pour les patients qui subissent des mesures régulières d’ionogrammes – ceux qui souffrent d’hyperkaliémie ou d’insuffisance rénale, par exemple – ou qui prennent des médicaments antidiabétiques, corticoïdes ou au lithium.

L’appareil n’est cependant pas prêt pour une utilisation commerciale. « Nous devons faire plus de tests et de simulations », confirme Hartkamp. « La présente étude collaborative a franchi des étapes importantes vers une analyse sanguine plus précise et polyvalente à faible coût et a amélioré notre compréhension fondamentale de l’adsorption spécifique des ions. Une étude plus approfondie est en cours pour compléter les données actuelles et s’appuyer sur les résultats actuels.

Plus d’informations : R. Sivakumarasamy et al. Ionogramme sélectif de sérum sanguin sans couche basé sur des interactions spécifiques aux ions avec un nanotransistor, Nature Materials (2018). DOI : 10.1038/s41563-017-0016-y