Nouveau chimiocapteur

30 août 2023

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faits vérifiés

publication évaluée par des pairs

relire

par l'Université Sophia

La pandémie de COVID-19 a clairement montré que nous avions besoin de meilleures méthodes pour détecter rapidement les agents pathogènes et les substances dangereuses. L'un de ces composés qui passe régulièrement sous le radar est le lipopolysaccharide (LPS), largement connu sous le nom d'« endotoxines ».

Cette molécule, présente dans la membrane externe des bactéries à Gram négatif, peut être très nocive pour l’homme. Il peut déclencher une réponse immunitaire majeure, produisant de la fièvre et une inflammation. Dans les pires cas, cela peut provoquer une défaillance d’un organe due à une septicémie.

Étonnamment, pour une toxine aussi omniprésente, il existe très peu de moyens de détecter efficacement la présence de LPS. L’étalon-or pour sa détection est le test au lysat d’amibocytes de limulus (LAL). Étant donné que cela doit être effectué manuellement dans un laboratoire propre, la procédure peut prendre plusieurs heures et est également coûteuse.

Bien qu’il existe d’autres méthodes pour détecter le LPS, elles prennent également du temps ou sont fastidieuses. Et le temps pris ici peut parfois entraîner des retards importants dans la prise de décision dans les hôpitaux et les sites de fabrication pharmaceutique.

Dans ce contexte, une équipe de recherche japonaise a mis au point une nouvelle stratégie pour détecter rapidement le LPS dans des échantillons solubles. Dans leur dernière étude, publiée dans la revue Analytical Chemistry, l’équipe présente une plateforme prometteuse qui pourrait révolutionner la façon dont nous dépistons le LPS.

Le premier auteur de l'étude est Hiroshi Kimoto, titulaire d'un doctorat. étudiant à l'Université de Sophia, au Japon, et membre de la division de développement technique de Nomura Micro Science Co., Ltd. L'étude a été co-écrite par Takashi Hayashita et Takeshi Hashimoto, tous deux de l'Université de Sophia, et Yota Suzuki de l'Université de Saitama.

Le composant principal du système d’analyse LPS proposé est un chimiocapteur fluorescent ratiométrique appelé Zn-dpa-C2OPy. Ce composé, conçu pour se lier sélectivement au LPS, présente des propriétés fluorescentes intéressantes. Lorsqu’il n’est pas lié au LPS, il forme de petites vésicules sphériques qui émettent de la lumière d’une certaine longueur d’onde lorsqu’elles sont excitées par les rayons UV.

Cependant, en présence de LPS, le chimiocapteur forme des agrégats complexes avec la toxine en solution ; ces agrégats sont structurellement distincts des agrégats du chimiocapteur ou du LPS seul. Les agrégats complexes chimiocapteur-LPS émettent de la lumière à une longueur d’onde complètement différente lorsqu’ils sont excités par les rayons UV, et leur présence a été vérifiée davantage par des mesures spectrométriques.

Pour obtenir une détection LPS à haut débit, les chercheurs ont combiné le chimiocapteur avec un système d'analyse par injection de flux (FIA) et un fluorophotomètre à double longueur d'onde auto-développé. Ce système permet de mélanger facilement un échantillon liquide d'intérêt avec une quantité connue de chimiocapteur, et le mélange est ensuite introduit dans le fluorophotomètre, qui mesure les changements de fluorescence en réponse au LPS. Sur la base du rapport entre les intensités de fluorescence, on peut estimer la concentration de LPS dans l’échantillon d’entrée.

L’un des principaux avantages de ce système est sa rapidité. "Il ne faut qu'une minute entre le prélèvement d'échantillons et les résultats de l'analyse, avec un débit horaire de 36 échantillons, ce qui rend cette technique extrêmement rapide et efficace", explique Kimoto.

En plus du débit élevé, le chimiocapteur proposé présente une sensibilité et une stabilité élevées pour quantifier le LPS. En fait, le chimiocapteur a une limite de détection de 11 pM (picomolaire), ce qui est inférieur à celui des autres chimiocapteurs à petites molécules signalés pour la détection du LPS. Cela signifie qu’il peut détecter des concentrations de LPS plus faibles que d’autres méthodes alternatives.