Un “tatouage” électronique pour une cellule vivante
Des chercheurs ont créé un « tatouage » électronique à l’échelle nanométrique qui peut se fixer sur une cellule vivante sans l’endommager. Cette avancée pourrait être utilisée pour surveiller la santé des cellules et nous rapproche un peu plus d’un diagnostic précoce des maladies.
Les chercheurs de l’université Johns Hopkins (États-Unis) ont construit les minuscules capteurs à partir de nano-structures ou “nanopatterns” d’or en raison de la conductivité élevée de l’élément et de sa capacité à prévenir la perte et la distorsion du signal. Leur objectif était de combler le fossé entre les cellules vivantes et les capteurs et matériaux électroniques conventionnels.
Image d’entête, à partir de l’étude : un réseau de “nano-points” d’or fixé à une cellule de fibroblaste. (Kam Sang Kwok & Soo Jin Choi, Laboratoire Gracias/ Université Johns Hopkins)
Selon David Gracias, l’un des auteurs correspondants de l’étude :
Si l’on imagine l’avenir, on aimerait disposer de capteurs permettant de surveiller et de contrôler à distance et en temps réel l’état des cellules individuelles et de l’environnement qui les entoure. Si nous disposions de technologies permettant de suivre la santé de cellules isolées, nous pourrions peut-être diagnostiquer et traiter les maladies beaucoup plus tôt et ne pas attendre que l’organe entier soit endommagé.
Fixer un tatouage électronique à quelque chose d’aussi petit qu’une cellule humaine est un véritable défi, non seulement en raison de la taille des cellules, mais aussi parce que la structure doit être suffisamment souple pour se mouler à la surface incurvée de la cellule, qu’elle doit rester attachée et qu’elle ne doit pas endommager la cellule.
A partir de l’étude : au microscope électronique, fibroblaste couvet d’un film poreux et de “nano-points” d’or. (Kam Sang Kwok et col./ Nano Letters)
Selon Gracias :
Il s’agit de mettre quelque chose comme un tatouage électronique sur un objet vivant 10 fois plus petit qu’une tête d’épingle. C’est le premier pas vers la fixation de capteurs et d’appareils électroniques sur des cellules vivantes.
Des nanopoints et des nanofils d’or ont été déposés sur une plaquette de silicium avant d’être transférés dans un hydrogel d’alginate biocompatible que les chercheurs ont fixé sur du tissu cérébral de rat et sur des feuilles de cellules composées d’une seule couche de cellules fibroblastiques de souris vivantes, ces cellules fabriquent le tissu conjonctif qui soutient et relie d’autres tissus et organes du corps. Les nanostructures ont épousé la forme des cellules et sont restées attachées pendant 16 heures, même lorsque les cellules se déplaçaient, et, surtout, elles ne les ont pas endommagées.
Réseau de nanofils d’or sur un cerveau de rat. (Kam Sang Kwok et Soo Jin Choi, Gracias Lab/ Université Johns Hopkins)
Toujours selon Gracias :
Nous avons montré que nous pouvions fixer des nanopatterns complexes sur des cellules vivantes, tout en veillant à ce que la cellule ne meure pas. C’est un résultat très important que les cellules puissent vivre et se déplacer avec les tatouages, car il y a souvent une incompatibilité importante entre les cellules vivantes et les méthodes utilisées par les ingénieurs pour fabriquer de l’électronique.
Résumé graphique de l’étude. (Kam Sang Kwok et col./ Nano Letters)
Outre la détection précoce des maladies, les chercheurs prévoient de nombreuses applications pour leur nouvelle technologie, notamment la création de matériaux biohybrides, de dispositifs bioniques et de biocapteurs. Ils prévoient d’essayer de créer des nanocircuits plus complexes qui peuvent rester attachés plus longtemps et d’expérimenter avec différents types de cellules.
L’étude publiée dans la revue Nano Letters : Toward Single Cell Tattoos: Biotransfer Printing of Lithographic Gold Nanopatterns on Live Cells et présentée sur le site de l’Université Johns Hopkins : Latest in body art? ‘Tattoos’ for individual cells.