À l’aide d’un ensemble d’aiguilles minuscules presque trop petites pour être vues, les chercheurs ont développé une technique mini-invasive d’échantillonnage d’un fluide corporel humain largement inexploré qui pourrait potentiellement fournir une nouvelle source d’informations pour la surveillance clinique de routine et les tests de diagnostic.
Les informations biochimiques sur le corps proviennent le plus souvent de l’analyse du sang -; qui ne représente que 6% des fluides corporels -; mais des informations précieuses peuvent également être trouvées dans d’autres fluides corporels qui sont traditionnellement difficiles à obtenir.
Les chercheurs ont maintenant développé un moyen d’extraire le liquide interstitiel dermique (ISF), qui circule entre les cellules des tissus corporels, en utilisant une technique simple à travers la peau qui pourrait fournir une nouvelle approche pour étudier les produits métaboliques des cellules.
Il obtient des biomarqueurs diagnostiques et identifie les toxines potentielles absorbées par la peau. Étant donné que le liquide interstitiel dermique ne coagule pas comme le sang, l’extraction à base de micro-aiguilles pourrait offrir une nouvelle approche pour la surveillance continue du glucose et d’autres indicateurs clés de la santé.
Les résultats d’un essai sur l’homme sur l’échantillonnage ISF à base de micro-aiguille sont publiés le 25 novembre dans la revue Médecine translationnelle scientifique.
L’étude, menée par des chercheurs du Georgia Institute of Technology et de l’Université Emory, a été soutenue en partie par les National Institutes of Health and Children’s Healthcare d’Atlanta.
Le liquide interstitiel provient du sang puis s’échappe des capillaires pour apporter des nutriments aux cellules des tissus du corps. Parce que le liquide interstitiel est en communication directe avec les cellules, il devrait avoir des informations sur les tissus eux-mêmes au-delà de ce qui peut être mesuré à partir des tests sanguins. Cette technique à base de micro-aiguilles pourrait fournir un moyen minimalement invasif et simple d’accéder à ce liquide interstitiel pour le rendre disponible pour les applications de diagnostic médical et de recherche.. «
Mark Prausnitz, professeur Regents et président J. Erskine Love Jr., École de génie chimique et biomoléculaire, Georgia Institute of Technology
L’ISF a été difficile à échantillonner. Des instruments à demeure pour surveiller le glucose dans l’ISF existent déjà, et d’autres chercheurs ont utilisé des tubes implantés chirurgicalement et des cloques créées sous vide pour extraire l’ISF à travers la peau, mais ces techniques ne sont pas adaptées à un usage diagnostique clinique de routine.
Les chercheurs, dirigés par le premier auteur Pradnya Samant, ont utilisé un patch contenant cinq micro-aiguilles solides en acier inoxydable d’un centième de pouce de long.
En pressant le patch à un angle dans la peau de 50 sujets humains, ils ont créé des micropores peu profonds qui n’atteignaient que la couche externe de la peau contenant l’ISF.
Les chercheurs ont ensuite appliqué une aspiration sur la zone de peau contenant les pores et obtenu suffisamment d’ISF pour effectuer trois types d’analyses. À titre de comparaison, ils ont également prélevé des échantillons de sang et obtenu de l’ISF en utilisant l’ancienne technique de blister.
Pour déterminer avec précision les biomarqueurs disponibles dans l’ISF, les chercheurs devaient éviter de mélanger du sang avec l’ISF.
Bien que les principaux vaisseaux sanguins n’existent pas dans les couches externes de la peau, les capillaires peuvent être endommagés par l’insertion des micro-aiguilles.
Dans leurs études, les chercheurs ont découvert que s’ils augmentaient lentement l’aspiration après avoir inséré les micro-aiguilles, ils pouvaient obtenir un liquide clair du sang.
La procédure d’extraction globale a pris environ 20 minutes pour chaque sujet de test. La procédure a été bien tolérée par les volontaires, et les pores microscopiques ont guéri rapidement en une journée, avec une irritation minimale.
Le fluide extrait a été analysé à l’Université Emory en utilisant des techniques de chromatographie liquide-spectrométrie de masse pour identifier les espèces chimiques qu’il contenait. Dans l’ensemble, il y avait environ 10 000 composés uniques, dont la plupart ont également été trouvés dans les échantillons de sang. Cependant, environ 12% des espèces chimiques n’ont pas été trouvées dans le sang, et d’autres ont été trouvées dans l’ISF à des niveaux plus élevés que dans le sang.
« La peau est métaboliquement active, et elle est pleine de cellules qui modifient le fluide », a déclaré Prausnitz. « Nous avons découvert que certains des composés étaient uniques à l’ISF, ou enrichis là-bas, et c’est ce que nous espérions trouver. »
Bien que tous les composés propres à l’ISF n’aient pas pu être analysés, l’équipe de recherche a identifié les composants des produits appliqués sur la peau -; comme les lotions pour les mains -; et les pesticides qui peuvent pénétrer dans le corps par la peau. Cette découverte pourrait préparer le terrain pour l’utilisation de la technique des micro-aiguilles pour les études dermatologiques et toxicologiques.
« Si vous voulez regarder ce qui s’accumule dans la peau au fil du temps, cela peut fournir un moyen d’obtenir des informations sur ces types d’expositions », a déclaré Prausnitz. « Ce sont des matériaux qui peuvent s’accumuler dans les tissus de notre corps, mais qui ne se trouvent pas dans la circulation sanguine. »
Les chercheurs ont également déterminé la pharmacocinétique de la caféine et la pharmacodynamique du glucose -; les deux petites molécules -; de l’ISF, indiquant que ces informations sur les biomarqueurs dynamiques pourraient être obtenues à partir de la technique.
Ces mesures suggèrent que l’ISF pourrait fournir un moyen de surveiller en continu de tels composés, en tirant parti du fait que le fluide ne coagule pas.
« Nous avons été encouragés par le fait que nous ayons trouvé une bonne corrélation entre le sang et le glucose dans le liquide interstitiel, ce qui suggère que nous pourrions être en mesure d’avoir un système de surveillance continue du glucose basé sur cette technologie », a déclaré Prausnitz. Un système à base de micro-aiguilles pourrait fournir une alternative moins invasive aux capteurs de glucose implantables existants en permettant aux composants de détection de rester à la surface de la peau.
Dans les recherches futures, Prausnitz souhaiterait réduire le temps nécessaire pour extraire l’ISF et simplifier le processus en supprimant la pompe à vide. Une étude supplémentaire des composés trouvés dans le liquide pourrait également montrer s’ils ont une valeur diagnostique médicale.
«Nous aimerions mettre cette technique basée sur la micro-aiguille à la disposition de la communauté de recherche afin de rendre l’ISF régulièrement disponible pour étude», a-t-il déclaré. «Le liquide interstitiel tissulaire pourrait être une nouvelle source de biomarqueurs qui complète les sources conventionnelles. Cette recherche fournit un moyen d’étudier cela plus avant.
La source:
Institut de technologie de la Géorgie