Journal of Glycomics & Lipidomics
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Abstrait

Biocapteur électrochimique fonctionnalisé à membrane de globules rouges pour la détection du fibrinogène

Wonseok Lee

Ces dernières années, la surveillance de la coagulation sanguine est devenue cruciale pour diagnostiquer les causes des hémorragies, développer des médicaments anticoagulants, évaluer le risque de saignement dans les interventions chirurgicales extensives et la dialyse, et étudier l'efficacité des thérapies hémostatiques . À cet égard, des technologies avancées telles que la microfluidique, la microscopie à fluorescence, la détection électrochimique, la détection photoacoustique et les systèmes micro/nano électromécaniques (MEMS/NEMS) ont été utilisées pour développer des dispositifs de point de service (POC) extrêmement précis, robustes et rentables. Ces appareils mesurent les paramètres électrochimiques, optiques et mécaniques de la coagulation du sang. Qui peuvent être corrélés à la transmission/diffusion de la lumière, à l'impédance électrique et aux propriétés viscoélastiques. À cet égard, cet article traite des principes de fonctionnement de la surveillance de la coagulation sanguine, des paramètres physiques et de détection dans différentes technologies. En outre, nous avons discuté des progrès récents dans le développement de nanomatériaux pour la détection et les traitements de la coagulation sanguine qui ouvrent de nouveaux domaines de contrôle et de surveillance de la coagulation en même temps à l'avenir. Français De plus, des produits commerciaux, des tendances/défis futurs dans la surveillance de la coagulation sanguine, y compris de nouvelles thérapies anticoagulantes, des plateformes de détection multiplexées et l'application de l'intelligence artificielle dans le diagnostic et la surveillance ont été inclus. Le sang circulant dans notre corps a de nombreuses fonctions, notamment le transport d'O2 _, de CO2 _et l'apport de nutriments aux cellules. Ce sang circulant est également une source importante d'informations sur  les paramètres de coagulation in vivo  , l'hypercoagulabilité et les altérations de la fibrinolyse. La coagulation sanguine impliquant un liquide sanguin pour devenir un caillot solide est essentielle pour arrêter le saignement lorsqu'une blessure survient à l'intérieur ou à l'extérieur du corps. Cependant, des anomalies de la coagulation sanguine telles que l'hypercoagulabilité peuvent provoquer des caillots sanguins excessifs et un blocage des veines, conduisant à un accident vasculaire cérébral. Le cancer, les maladies infectieuses telles que le VIH et l'hépatite, les traumatismes, le diabète et l'occlusion des veines rétiniennes, etc. affectent les étapes de la coagulation et créent également de graves complications. Par exemple, les cellules tumorales peuvent provoquer des complications thromboemboliques dues à l'activation de la coagulation sanguine en produisant des procoagulants tels que le facteur tissulaire (l'activateur principal de la coagulation sanguine), libérant des facteurs solubles tels que la thrombine qui induisent  L'activation et l'agrégation des plaquettes, l'expression de protéines régulant le système fibrinolytique et provoquant une altération de l'activité fibrinolytique plasmatique. Par conséquent, une mesure et une compréhension précises de l'hémostase, y compris la coagulation sanguine et la fibrinolyse, sont très demandées pour étudier les défauts des paramètres de détection dans différents modèles de maladies. La coagulation sanguine et la fibrinolyse sont des processus complexes dans lesquels les plaquettes, les fibrines, les enzymes et une série de réactions chimiques complexes jouent un rôle. Avec les progrès de l'intelligence artificielle (IA) et de l'apprentissage automatique, les algorithmes capables de suivre plusieurs paramètres simultanément tout au long d'un traitement/diagnostic et de découvrir des schémas spécifiques aux patients qui peuvent aider à identifier le traitement approprié ou les causes sous-jacentes deviendront l'un des plus grands développements des technologies de mesure de la coagulation dans les années à venir. En particulier avec les défis posés par les nouvelles technologies anticoagulantes pour les techniques de mesure actuelles et la validité et l'applicabilité des paramètres de diagnostic tels que l'INR, l'observation simultanée de plusieurs paramètres ou de schémas complexes au sein de ceux-ci peut être nécessaire pour une observation appropriée des patients ayant des besoins particuliers. Pour ces cas particuliers, les algorithmes basés sur l'IA et l'apprentissage automatique trouveront très probablement leur place dans les futures technologies de mesure de la coagulation sanguine POC dans les années à venir.  Étant donné que les globules rouges (GR) ont également des fonctions importantes dans la coagulation sanguine et ses troubles, la rhéologie des GR dans différentes conditions pathologiques a été largement étudiée. La surveillance de la coagulation sanguine avec un niveau élevé de précision et de fiabilité pour les ajustements de dose de médicaments anticoagulants (par exemple, pour l'héparine et la warfarine), l'étude des effets des médicaments et la vérification des risques lors des interventions chirurgicales pour les patients sont très demandées. Les évaluations viscoélastiques, l'optique (diffusion et imagerie fluorescente) et la mesure de l'impédance électrique sont fréquemment utilisées pour évaluer les traitements pharmacologiques et diagnostiquer les anomalies de la coagulation sanguine. Les biocapteurs électrochimiques intégrés à l'intérieur des puces microfluidiques facilitent la détection multiplexée de différents paramètres tels que le pH, l'oxygène, le glucose, le lactate et le chlorure. De plus, la technologie centrifuge microfluidique a permis la miniaturisation de processus de laboratoire typiques tels que la séparation du plasma sanguin et le test immuno -enzymatique . À cet égard, la combinaison de ces nouvelles plateformes avec des viscosimètres microfluidiques a conduit au développement de puces microfluidiques multiplexées pour la surveillance de la coagulation sanguine et d'autres tests sanguins. De plus, différentes sondes fluorescentes permettent de surveiller différents facteurs de coagulation sanguine tels que la thrombine. La détection multiplexée pour l'analyse de la coagulation sanguine et d'autres paramètres biochimiques est prometteuse pour le développement d'évaluations sanguines multiplexées et à faible coût .Les progrès récents de la technologie microfluidique ont permis aux chercheurs de simuler le processus de coagulation sanguine dans des conditions physiologiques et d'étudier les événements au niveau moléculaire. De plus, l'imagerie fluorescente et le ciblage de différentes particules avec des sondes fluorescentes dans les canaux microfluidiques facilitent la compréhension des interactions et de l'origine des défauts de manière distante, précise et multiplexée. D'autres plateformes telles que les dispositifs microfluidiques centrifuges peuvent être utilisées pour de futures analyses multiplexées du sang car elles facilitent la séparation des différents composants sanguins. De plus, nous avons discuté de différents matériaux nanostructurés à des fins de détection et de traitement de la coagulation sanguine, ce qui contribue au développement de la surveillance et du contrôle futurs de l'hémostase en même temps dans  des conditions in vivo  . Dans cet article, nous avons abordé différentes technologies de détection de la coagulation et leur principe de fonctionnement, certains dispositifs commerciaux récents et les possibilités de surveillance continue de   l'hémostase in vivo .