Les fluides lacrymaux humains contiennent de nombreuses protéines, métabolites et autres molécules dont les concentrations changent de manière significative avec certaines maladies. Une équipe de recherche a maintenant développé un kit de test pratique pour les larmes qui peut identifier les patients atteints de jaunisse. Leur succès repose sur un capteur hybride qui élimine simultanément les impuretés de l'échantillon. Cette approche pourrait fournir de nouvelles méthodes de détection et de diagnostic précoces basées sur des fluides corporels complexes, comme l'a rapporté l'équipe dans la revue Angewandte Chemie International Edition.

Un avantage particulier du diagnostic du liquide lacrymal est que les échantillons peuvent être prélevés de manière confortable et non invasive. Une méthode appelée spectroscopie Raman améliorée en surface (SERS) est un candidat approprié pour l'analyse des biomolécules obtenues. L'effet Raman est un phénomène dans lequel la lumière frappant des matériaux provoque des vibrations et des rotations caractéristiques de fragments moléculaires. Le changement de fréquence de la lumière diffusée qui en résulte donne une « empreinte digitale » moléculaire.

Si les molécules d'analyte sont en contact avec un surface métallique (points chauds), les signaux Raman sont suffisamment amplifiés pour atteindre l'ultra-sensibilité requise pour le diagnostic des déchirures. L'étiquetage des analytes est inutile. Des appareils manuels Raman compacts seraient disponibles pour un diagnostic direct sur le terrain. Le problème est de trouver des capteurs SERS appropriés. Les capteurs de courant sont rapidement désactivés par le dépôt de composants de déchirure. Existe-t-il un moyen de faire en sorte que cela fonctionne sans préparation complexe d'échantillons ?

En fait, il y en a. Une équipe dirigée par Yun Feng (Peking University Third Hospital), Zhou Yang (University of Science and Technology Beijing) et Tie Wang (Tianjin University of Technology et Chinese Academy of Sciences Beijing) l'a démontré avec leur nouveau diagnostic de la taille d'une boîte d'allumettes kit de test. En son cœur se trouve un film hybride. Une couche de nanosphères de dioxyde de silicium disposées symétriquement est recouverte d'une fine couche d'or, sur laquelle est déposée une couche de nanoparticules d'or qui agissent comme des hotspots SERS.

Les molécules cibles se lient à l'or et sont maintenues fermement à la surface, tandis que des composants de déchirure plus petits glissent à travers les espaces entre les nanoparticules de dioxyde de silicium sur une couche absorbante en dessous. Les diamètres des pores peuvent être ajustés en modifiant la taille des nanosphères pour séparer sélectivement les composants primaires perturbateurs des larmes (albumine, lysozyme, IgG et peroxydase). Le film, intitulé SiO₂@Au@AuNPs, est pris en sandwich entre deux supports en verre et enfermé dans un boîtier. Une pointe dépasse de l'appareil pour recueillir le liquide lacrymal du coin de l'œil. L'analyse SERS se produit à travers une fenêtre sur le dessus de l'appareil.

L'équipe a pu identifier avec succès des patients atteints de jaunisse, un trouble métabolique associé à des maladies du foie et de la vésicule biliaire. Le pigment biliaire bilirubine n'est pas correctement excrété par le corps, se concentre et peut être trouvé dans le liquide lacrymal. La bilirubine se lie fortement à l'or du capteur et peut être détectée avec une grande sensibilité par son signal SERS.