Des chercheurs de l’Université du Texas à Dallas ont développé un capteur électrochimique portable unique capable de détecter avec précision le fentanyl dans l’urine en quelques secondes.
La technologie de validation de principe peut détecter même des traces de fentanyl avec une précision de 98 % à l’aide d’un petit appareil portable, sans nécessiter d’analyses en laboratoire coûteuses et longues. Une étude démontrant l’appareil a été publiée dans l’édition imprimée du 10 janvier. Matériaux appliqués et interfaces de l’American Chemical Society.
Le prototype, qui pourrait être utilisé pour tester le fentanyl par analyse d’urine, est un précurseur d’un test visant à détecter la drogue 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 un besoin urgent d’un appareil portable et miniaturisé facile à utiliser, capable de détecter le fentanyl avec une spécificité élevée et de rapporter immédiatement les résultats à un appareil connecté à Internet”, ont déclaré Prasad, auteur correspondant de l’étude et Cecil H. et Ida Green Professeur de biologie des systèmes. « Notre étude montre qu’un capteur de haute précision peut détecter le fentanyl en quelques secondes. »
Selon les Centers for Disease Control and Prevention, le fentanyl est un opioïde synthétique 50 fois plus puissant que l’héroïne et 100 fois plus puissant que la morphine. Le fentanyl produit illégalement est souvent mélangé à d’autres drogues, et une petite quantité de seulement 2 milligrammes – 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.
Des études ont montré que le fentanyl peut être détecté dans l’urine jusqu’à 72 heures. Les chercheurs de l’UT Dallas travaillent à faire progresser la technologie pour 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. Cependant, développer un capteur pour détecter le fentanyl était un défi car l’opioïde synthétique est un composé non volatil et ne produit donc 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. Les chercheurs ont dû faire preuve de créativité pour le « fromage ».
Le chercheur en bioingénierie 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 chez Prasad, a décidé d’essayer la naloxone, un médicament salvateur qui peut inverser une surdose d’opioïdes. Les chercheurs ont effectué des tests informatiques pour comprendre comment les composés interagissent afin de déterminer comment utiliser la naloxone pour attirer le fentanyl comme un aimant.
« La naloxone est utilisée pour réduire les effets du fentanyl », a déclaré Paul. “J’ai eu l’idée d’utiliser la naloxone pour capturer le fentanyl, comme le fromage pour capturer une souris.”
Les chercheurs ont testé l’urine d’un laboratoire contenant des niveaux faibles, moyens et élevés de fentanyl. L’urine est versée goutte à goutte sur une bandelette de test. Lorsque le médicament est présent, la naloxone interagit avec lui et produit un signal. L’appareil a détecté du fentanyl jusqu’à 100 ppm 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 diplômé, Banga a remporté le Baxter Young Investigator Award de deuxième catégorie 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 variété de capteurs électrochimiques, notamment des technologies permettant de détecter les biomarqueurs d’infections telles que le COVID-19 dans la sueur, ainsi que les biomarqueurs des poussées de maladies inflammatoires de l’intestin. L’année dernière, ils ont développé un test pour mesurer le THC, un ingrédient actif clé de la marijuana, dans la salive avec une précision de 94 %.
Le capteur de fentanyl a été développé en collaboration avec EnLiSense, une société basée à Allen, au Texas, qui développe des capteurs et des appareils basés sur le mode de vie. Prasad et le co-auteur actuel de l’étude, le Dr. Sriram Muthukumar est co-fondateur d’EnLiSense.