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Le biocapteur permet la surveillance en temps réel de l'oxygène pour les organes sur puce

Le concept d'organe sur puce crée des structures biologiques à petite échelle qui imitent une fonction d'organe spécifique, telle que le transfert d'oxygène de l'air dans la circulation sanguine de la même manière que le fait un poumon. L'objectif est d'utiliser ces organes sur puce, également appelés modèles microphysiologiques, pour accélérer les tests à haut débit afin d'évaluer la toxicité ou d'évaluer l'efficacité de nouveaux médicaments.

Mais alors que la recherche sur les organes sur puce a fait des progrès significatifs ces dernières années, un obstacle à l'utilisation de ces structures est le manque d'outils conçus pour récupérer réellement les données du système. Les moyens existants de collecte de données consistent à effectuer un essai biologique, une histologie ou à utiliser une autre technique qui implique la destruction du tissu. Ce qu'il faut, ce sont des outils qui fournissent un moyen de collecter des données en temps réel sans affecter le fonctionnement du système.

Les niveaux d'oxygène varient considérablement à travers le corps; par exemple, chez un adulte en bonne santé, le tissu pulmonaire a une concentration d'oxygène d'environ 15 %, tandis que la paroi interne de l'intestin est d'environ 0 %. Ceci est important car l'oxygène affecte directement la fonction des tissus. Pour savoir comment un organe va se comporter normalement, des niveaux d'oxygène «normaux» doivent être maintenus dans l'organe sur puce lors de la réalisation d'expériences. Cela signifie surveiller les niveaux d'oxygène non seulement dans l'environnement immédiat de l'organe sur puce, mais également dans ses tissus.

Pour relever ces défis, un biocapteur a été développé qui permet aux chercheurs de suivre les niveaux d'oxygène en temps réel dans les systèmes d'organes sur puce, permettant de s'assurer que ces systèmes imitent plus étroitement la fonction d'organes réels. Ceci est essentiel si les organes sur puce espèrent réaliser leur potentiel dans des applications telles que les tests de médicaments et de toxicité.

La clé du biocapteur est un gel phosphorescent qui émet de la lumière infrarouge après avoir été exposé à la lumière infrarouge. Mais le décalage entre le moment où le gel est exposé à la lumière et le moment où il émet le flash en écho varie en fonction de la quantité d'oxygène dans son environnement. Plus il y a d'oxygène, plus le temps de latence est court. Ces temps de latence ne durent que quelques microsecondes, mais en surveillant ces temps, les chercheurs peuvent mesurer la concentration d'oxygène jusqu'au dixième de pour cent.

Pour que le biocapteur fonctionne, une fine couche de gel doit être incorporée dans un organe sur puce lors de sa fabrication. Étant donné que la lumière infrarouge peut traverser les tissus, un "lecteur" - qui émet de la lumière infrarouge et mesure le flash en écho du gel phosphorescent - est utilisé pour surveiller à plusieurs reprises les niveaux d'oxygène dans les tissus, avec des temps de latence mesurés en microsecondes.

Le biocapteur a été testé avec succès dans des échafaudages tridimensionnels utilisant des cellules épithéliales mammaires humaines pour modéliser des tissus sains et cancéreux. L'étape suivante consiste à l'intégrer dans un système qui effectue automatiquement des ajustements pour maintenir la concentration d'oxygène souhaitée.


Capteur

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