Les nouvelles techniques d'impression rapprochent les "laboratoires sur papier" de la réalité

La perspective d'une production bon marché de laboratoires sur puces jetables s'est en effet rapprochée grâce aux travaux des chercheurs de l'Union européenne qui ont réussi à imprimer un laboratoire complet sur papier. Ces dispositifs constitués d'un papier arborant différents motifs et capables de manipuler les microfluides, de filtrer, capter puis de transmettre les résultats, pourraient révolutionner les systèmes de santé en permettant l'accès de diagnostics sophistiqués pour tous.

Les progrès réalisés par les chercheurs de l'UE sur ces techniques pourraient bientôt nous permettre de disposer de systèmes diagnostics à usage unique sur papier qui pourront faire tout ce que nous faisons actuellement en laboratoire, mais en le faisant beaucoup plus rapidement et à un coût largement inférieur.

Les chercheurs de NANOPAD ont développé des techniques d'impression utilisant des encres électriques afin de transformer un papier ordinaire en dispositif électrochimique sophistiqué. Ce projet de trois ans, financé par une bourse Marie Curie, a permis à Max Hamedi, un scientifique suédois spécialiste des matériaux, de se rendre aux États-Unis pour développer ses idées dans les laboratoires de l'Université Harvard.

Les chercheurs ont tenté pendant plusieurs années d'unifier la biochimie, l'électronique et la microfluidique ou la manipulation des liquides, pour construire des systèmes complets d'analyse à l'échelle micrométrique. Dr Hamedi est convaincu que l'approche de son équipe - utilisant des encres conductrices intelligentes pour imprimer sur papier ou d'autres matériaux - a permis de franchir une étape significative.

La technique consiste à façonner des structures microscopiques poreuses de conducteurs électroniques sur papier. Contrairement aux fils imprimés classiques, celles-ci sont poreuses avec une surface élevée, elles peuvent transporter des liquides et des électrons simultanément et résister aux rayures ou au froissement du papier.

Les résultats de NANOPAD incluent par exemple, l'intégration de capteurs ioniques dans le papier, le développement de la première vanne électrique imprimée capable de contrôler l'écoulement des liquides et la possibilité de contrôler électroniquement les liquides par une impression sur tissus. "Une autre découverte importante est que vous pouvez enrober les surfaces de cellulose afin qu'elle réagisse comme un papier électronique conducteur", nous explique le Dr Hamedi, maintenant professeur adjoint de chimie à l'Institut Royal de Technologie KTH de Stockholm (Suède). "Cela signifie qu'un morceau de papier peut absorber un liquide, du sang par exemple, l'analyser par réaction biochimique, et que vous pouvez ensuite lire les signaux électroniquement", ajoute-t-il.

Un diagnostic pour tous

Ces progrès pourraient démocratiser l'accès aux capteurs et, par ce biais, permettre un diagnostic avancé de la maladie et un suivi aisé des marqueurs de santé.

Cela révolutionnerait bien sûr la façon dont les patients sont diagnostiqués dans les hôpitaux, mais c'est dans les conditions plus difficiles d'accès aux soins, par exemple dans les zones rurales ou les pays en développement que cette technologie pourra vraiment faire la différence. "Imaginez que je vous annonce que je possède un appareil que vous pouvez brancher sur votre téléphone et qui détecterait à quelle souche de paludisme vous avez à faire", nous explique le Dr Hamedi, à titre d'illustration.

L'innovation par l'intégration

La surveillance de l'environnement est le deuxième domaine dans lequel le Dr Hamedi pense que cette technologie pourrait avoir un impact important, même s'il admet volontiers qu'il est difficile de prédire à quoi serviront de tels dispositifs à l'avenir.

"La science des matériaux ne consiste pas toujours à trouver de nouveaux matériaux, mais parfois à penser différemment ceux existants", nous dit-il. "Le papier est utilisé depuis plus de 50 ans comme une plate-forme pour créer tel ou tel sorte de dispositif de détection, mais la véritable innovation est d'y intégrer la façon dont vous contrôlez les liquides et la numérisation des données".

Sept articles ont été publiés sur ces résultats et l'université de Harvard a déposé cinq brevets couvrant cette technologie. De retour à Stockholm depuis 2016, le Dr Hamedi dirige actuellement son propre groupe de recherche et travaille à l'application de cette technologie d'impression sur l'ADN.

Pour plus d'information voir:
- http://cordis.europa.eu/docs/results/330/330017/final1-figures-report-mariecurie.pdf