Des chercheurs de l’Université du Texas à Dallas ont développé un capteur électrochimique portable, le premier en son genre, capable de détecter avec précision le fentanyl dans l’urine en quelques secondes.
La technologie de preuve de concept peut détecter même des traces de fentanyl avec une précision de 98 % à l’aide d’un petit appareil portable sans analyse de laboratoire coûteuse et longue. Une étude démontrant l'appareil a été publiée dans l'édition imprimée du 10 janvier de Matériaux appliqués et interfaces de l'American Chemical Society.
Le prototype, qui pourrait être utilisé pour tester le fentanyl via une analyse d'urine, est un précurseur d'un test permettant de détecter le médicament dans la salive, a déclaré le Dr Shalini Prasad, professeur et chef du département de bio-ingénierie à l'école d'ingénierie et d'informatique Erik Jonsson. La technologie pourrait également être utilisée pour tester des substances pour le fentanyl en mélangeant un échantillon avec de l'eau et en laissant tomber le liquide sur le capteur.
« Il existe une demande urgente pour un appareil miniaturisé, portable et facile à utiliser, capable de détecter le fentanyl avec une spécificité élevée et de partager immédiatement les résultats avec un appareil connecté à Internet », a déclaré Prasad, auteur correspondant de l'étude et Cecil H. et professeur Ida Green en science de la biologie des systèmes. « Notre étude démontre la faisabilité d'un capteur très précis pour détecter le fentanyl en quelques secondes. »
Le fentanyl est un opioïde synthétique 50 fois plus puissant que l'héroïne et 100 fois plus puissant que la morphine, selon les Centers for Disease Control and Prevention. Le fentanyl fabriqué illégalement est généralement mélangé à d'autres drogues, et une quantité aussi petite que 2 milligrammes, soit l'équivalent de 10 à 15 grains de sel de table, peut être mortelle. Plus de 150 personnes meurent chaque jour d’overdoses liées aux opioïdes synthétiques comme le fentanyl.
La recherche a déterminé que le fentanyl est détectable dans l’urine jusqu’à 72 heures. Les chercheurs de l'UT Dallas travaillent à faire progresser la technologie permettant de détecter le fentanyl dans les cheveux. Leur objectif ultime est de développer un test permettant de détecter le fentanyl dans la salive. Un test de salive pourrait aider les premiers intervenants à prendre des décisions de traitement pour une personne en surdose, a déclaré Prasad.
L'appareil contient un capteur électrochimique qui génère des signaux électriques basés sur des réactions chimiques. Le développement d’un capteur pour détecter le fentanyl a toutefois posé un défi, car l’opioïde synthétique est un composé non volatil, ce qui signifie qu’il ne produit pas de signature électrochimique.
Pour capturer le fentanyl avec un capteur électrochimique, les chercheurs ont utilisé une structure moléculaire en forme de cage qu’ils ont comparée à une souricière. Le piège est constitué de plusieurs substances, dont des nanoparticules d’or. Pour le « fromage », les chercheurs ont dû faire preuve de créativité.
Le chercheur en bioingénierie, le Dr Anirban Paul, premier auteur de l'article, a utilisé l'ingénierie inverse pour trouver une solution. Paul, qui a quitté l'Inde pour travailler avec Prasad, a décidé d'essayer d'utiliser la naloxone, un médicament salvateur qui peut inverser une surdose d'opioïdes. Les chercheurs ont mené des tests informatiques pour comprendre comment les composés interagissent afin de pouvoir déterminer comment déployer la naloxone pour attirer le fentanyl comme un aimant.
« La naloxone est utilisée pour diminuer le pouvoir du fentanyl », a déclaré Paul. « J'ai eu l'idée d'utiliser la naloxone pour capturer le fentanyl, comme du fromage pour attraper une souris. »
Les chercheurs ont testé l’urine d’un laboratoire enrichie de niveaux faibles, moyens et élevés de fentanyl. L'urine est versée sur une bandelette réactive. Si le médicament est présent, la naloxone interagit avec lui et génère un signal. L'appareil a détecté du fentanyl jusqu'à 100 parties par million dans des échantillons d'urine enrichis.
L'auteur de l'étude, Ivneet Banga PhD'23, chef de projet de recherche en bio-ingénierie, a aidé à planifier les expériences et à synthétiser les matériaux. L'année dernière, en tant qu'étudiant au doctorat, Banga a remporté un Baxter Young Investigator Award de deuxième niveau pour un analyseur d'haleine portable capable de détecter les maladies respiratoires, y compris le COVID-19, en quelques secondes. Elle a dit qu’elle espère que le capteur de fentanyl pourra aider à prévenir les décès par surdose.
Prasad et son équipe ont développé une Crumpa de capteurs électrochimiques, notamment une technologie permettant de détecter les biomarqueurs d'infections, telles que le COVID-19, dans la sueur, ainsi que des biomarqueurs des poussées de maladies inflammatoires de l'intestin. L’année dernière, ils ont développé un test pour mesurer le THC, un composant actif majeur de la marijuana, dans la salive avec une précision de 94 %.
Le capteur de fentanyl a été développé en collaboration avec EnLiSense, une société d'Allen, au Texas, qui développe des capteurs et des appareils basés sur le mode de vie. Prasad et le co-auteur de l'étude actuelle, le Dr Sriram Muthukumar, sont les co-fondateurs d'EnLiSense.
