Chef(s) de projet: Mohsen Akbari
Problème
Plus de 95 % des décès causés par la tuberculose (TB) surviennent dans les pays à revenu faible ou intermédiaire, et cette maladie est l’une des cinq principales causes de décès chez les femmes âgées de 15 à 44 ans.
Dans les pays à faible revenu, l’accès aux technologies rapides et sensibles existantes est limité en raison de leur coût et de leur complexité.
Des tests moléculaires tels que la RCP peuvent être des outils utiles pour détecter la tuberculose, mais les appareils de table actuels requièrent de l’électricité, qui est également limitée dans ces pays.
Solution
Le but du projet était d’utiliser une nouvelle technologie pour détecter la tuberculose pulmonaire dans les pays à faibles ressources en utilisant la réaction en chaîne par polymérase (RCP).
L’objectif visé était de développer un thermocycleur, un instrument essentiel pour réaliser la RCP, ne nécessitant pas d’alimentation électrique pour exécuter toutes les réactions nécessaires.
Une méthode alternative de cyclage thermique a été proposée en utilisant une réaction chimique exothermique pour produire les trois températures requises sur des surfaces de chauffage individuelles et maintenir la même température sur chaque surface de chauffe à l’aide de matériaux à changement de phase (MCP) comme puits de chaleur.
Un système mécanique à ressort qui déplace à répétition l’échantillon sur chaque surface de chauffe devait aussi être mis au point ainsi qu’une cartouche miniaturisée pour loger l’échantillon.
L’équipe a également conçu et fabriqué le mécanisme de cyclage thermique et mécanique sans manette, en se basant sur le mécanisme de la roue de Genève en utilisant des pièces mécaniques à coût modique et des matériaux de structure et d’isolation à coût nul.
En outre, une cartouche d’échantillon microfluidique pouvant contenir 3 échantillons de RCP de 10- uL pour l’analyse simultanée a été conçue. Elle est faite de polymère polydiméthylsiloxane (PDMS), qui est largement utilisé dans l’élaboration de dispositifs à micropuces.
Résultat
Bien que l’équipe ait réussi à optimiser les composantes critiques du thermocycleur sans électricité proposé, elle n’a pu mettre au point un prototype entièrement fonctionnel.
Un module de chauffage a été conçu pour chaque température cible, produisant avec précision la chaleur requise en moins de 5 minutes après le démarrage de la réaction chimique avec l’eau, et la température a pu être maintenus pendant plus d’une heure.
Le dispositif de cyclage mécanique mis au point est entièrement mécanique et ne requiert pas d’électricité. L’équipe poursuit ses efforts de recherche pour y intégrer un moteur à ressort.
La puce de la cartouche d’échantillon conçue peut supporter un chauffage continu à 95° C pendant au moins 10 minutes, ce qui est plus que suffisant pour le test RCP.
L’équipe du projet continuera à développer le cycleur thermique sans électricité avec des moyens améliorés et cherchera à valider le dispositif avec des échantillons modèles comme la détection de E. Coli non pathogène dans des solutions tampons, et elle effectuera des tests sur des échantillons provenant de patients.
L’équipe envisage d’envoyer des prototypes de l’appareil à des collaborateurs en Inde pour effectuer des tests sur le terrain, et elle va solliciter des fonds auprès des agences gouvernementales pour développer cette technologie et la commercialiser.