Un système portable, intelligent et miniature qui lit dans la sueur

Des chercheurs de l’EPFL et de la start-up Xsensio ont intégré sur une puce de moins d’un centimètre carré un système portable entier à faible énergie permettant l’encapsulation et l’analyse des biomarqueurs contenus dans la sueur. Cette technologie a été présentée cette semaine à la conférence International Electron Devices Meeting (IEDM) à San Francisco. Une puce minuscule qui, simplement posée à même la peau ou intégrée dans un bracelet, permet d’analyser les biomarqueurs de votre sueur, et détecter ainsi votre état de santé. C’est le pari réussi par les chercheurs du Laboratoire des dispositifs nanoélectroniques (Nanolab) de l’EPFL, dirigé par Adrian Ionescu, en collaboration avec la start-up Xsensio. Ce dispositif permet d’analyser la concentration de sodium et de potassium contenus dans la sueur, ainsi que le pH et la température du sujet qui le porte. Ces données pourront être communiquées directement sur un smartphone. Le dispositif est présenté à la 63ème édition de la conférence International Electron Devices Meeting, à San Francisco. Cet événement réunit les acteurs mondiaux, industriels et académiques, actifs dans le domaine des micro- et nanotechnologies. Aspirer, encapsuler, lire et analyser la sueur sur la même puce Le système permet d’absorber la sueur, simplement en se basant sur des forces de microcapillarité, puis de la lire et de l’analyser, le tout sur la même puce. Le dispositif est constitué de quatre capteurs en silicium ultra-fin, d’une épaisseur d’environ 20 nanomètre, devenu ainsi hyper sensible. Chacun d’entre eux est ensuite recouvert d’une couche d’un matériau différent, leur permettant de lire des biomarqueurs différents lorsqu’ils sont en contact avec la sueur. «Nous développons une plateforme réellement modulaire : en fonction de la couche biochimique que nous déposons sur ce capteur extrêmement miniaturisé, nous pourrons suivre une large gamme de paramètres, allant des électrolytes et métabolites, aux petites molécules et protéines, pour un suivi unique en temps réel», explique Esmeralda Megally, CEO de Xsensio. Une miniaturisation à l’extrême Entre les capteurs et la peau du patient, les chercheurs ont intégré deux couches fluidiques, qui permettent d’agir comme une «pompe» pour aspirer la transpiration et la faire circuler jusqu’aux capteurs. La partie microfluidique du dispositif fonctionne en continu et sans électricité, uniquement grâce à la capillarité. «L’intégration d’un tel système sur une puce si petite est unique», indique Adrian Ionescu. «Actuellement, les dispositifs les plus avancés utilisent des capteurs dix mille fois plus grands que ceux que nous avons intégrés, et demandent une plus grande quantité de transpiration pour parvenir à analyser les biomarqueurs.» Cette miniaturisation a été possible grâce au choix technologique du Laboratoire des dispositifs nanoélectroniques pour les capteurs, à savoir la même que celles utilisées pour les puces des microprocesseurs d’ordinateurs. La start-up Xsensio, qui développe la stratégie de commercialisation, a quant à elle contribué à deux innovations de cette puce: l’interface nanofluidique innovante avec la peau, et la fine couche biochimique qui permet au capteur de détecter spécifiquement un paramètre ou un autre. Les chercheurs devront maintenant intégrer ce système sur un bracelet ou autre élément portable, afin de le commercialiser. Détecter une maladie et renseigner sur l’état de santé Les informations obtenues renseignent sur l’état de santé du sujet, et trouvent également une application dans le domaine du bien-être. Ainsi le taux de chlorure permet de détecter la mucoviscidose, celui des ions les seuils de déshydratation. La lecture d’autres marqueurs pourront par exemple signaler des états de fatigue et de stress, voire plus tard des facteurs de risques de maladies.