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Integration of living cells with organic transistors for the rapid detection of toxins and enteric pathogens

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Un nouveau biocapteur innovant pour les agents pathogènes entériques

Selon l'Organisation mondiale de la santé, 1,8 million de personnes seraient décédées des suites d'une maladie diarrhéique en 2005. De meilleurs instruments de diagnostic sont donc nécessaires pour agir rapidement contre ces statistiques lugubres.

Santé

L'épithélium intestinal constitue une barrière importante contre les infections. Il comprend une couche de cellules recouvrant l'estomac et le colon, ce qui permet de restreindre l'entrée de toxines et d'agents pathogènes, mais de laisser passer les éléments nutritifs bénéfiques à l'organisme. Néanmoins, les pathogènes ont conçu des méthodes pour détruire l'intégrité de la barrière épithéliale intestinale et compromettre l'absorption normale de l'eau provoquant la diarrhée. Pour développer davantage la détection des agents pathogènes entériques, les chercheurs du projet CELLTOX (Integration of living cells with organic transistors for the rapid detection of toxins and enteric pathogens), financé par l'UE, ont développé un nouveau type de biocapteur. Ce dispositif innovant s'appuie sur le principe d'utilisation de cellules épithéliales vivantes cultivées dans un transistor électrochimique organique (TECO). Les partenaires ont exploité la capacité des matériaux électroniques organiques à conduire des vecteurs ioniques et électroniques. Au cours du projet, les chercheurs ont démontré l'intégration des couches de cellules épithéliales humaines avec le TECO en vue d'évaluer l'intégrité des tissus. Quand les cellules sont attaquées par un agent pathogène entérique, la monocouche est perturbée et les ions migrent dans le polymère, provoquant ainsi la transition du transistor à un stade éteint. Comparé aux méthodes de diagnostic existantes, le dispositif CELLTOX a démontré une plus grande sensibilité à la détection d'une variété de toxines et d'agents pathogènes, y compris l'agent pathogène alimentaire, Salmonella typhimurium. En testant le lait, ils ont démontré la faisabilité pour le diagnostic dans les applications alimentaires et de sécurité. La fabrication à bas coût du TECO garantit des capteurs portables et moins chers qui peuvent être utilisés pour un traitement à haut débit d'échantillons. Malgré la clôture du projet, le consortium travaille actuellement sur un prototype qui démontrera ce principe. Dans l'ensemble, le dispositif CELLTOX constitue un capteur dynamique très sensible pour un diagnostic in vitro d'agents pathogènes et de toxines. De plus, la configuration de ce dispositif peut permettre de s'adapter aux nombreuses applications dans le diagnostic médical, l'agriculture et la protection environnementale.

Mots‑clés

Biocapteurs, agents pathogènes entériques, maladies diarrhéiques, épithélium, transistor électrochimique organique

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