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RÉSUMÉ
Alors que le diagnostic médical utilise de plus en plus l’analyse de marqueurs et de constantes biochimiques chez le patient, il devient important de pouvoir suivre en temps réel la concentration d’une molécule en un point donné de l’organisme : c’est la fonction principale des biocapteurs implantables in vivo. Les biocapteurs à glucose implantables améliorent ainsi la qualité de vie des diabétiques en leur permettant de suivre en continu leur glycémie. Dans le domaine des neurosciences, les biocapteurs implantables permettent de mieux comprendre le rôle de la communication chimique dans le cerveau.
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INTRODUCTION
Alors que le diagnostic médical utilise de plus en plus l’analyse de marqueurs et de constantes biochimiques chez le patient, il devient important de pouvoir suivre en temps réel la concentration d’une molécule en un point donné de l’organisme : c’est la fonction principale des biocapteurs implantables in vivo. Les biocapteurs à glucose implantables améliorent ainsi considérablement la qualité de vie des diabétiques en leur permettant de suivre en continu leur glycémie. Dans le domaine des neurosciences, les biocapteurs implantables permettent de mieux comprendre le rôle de la communication chimique dans le cerveau.
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Biocapteurs implantables : critères et types1. Description générale des biocapteurs
Stéphane MARINESCO est chargé de recherche à l’INSERM.
Pierre PERNOT est doctorant à l’université Paris XI.
1.1 Origine
En 1962, Clark mettait au point le premier modèle de biocapteur à glucose (figure ). Pour la première fois, une méthode de détection analytique associait un dispositif électrochimique (une électrode à oxygène) à un composant d’origine biologique, une enzyme (la glucose oxydase). Le glucose présent autour de l’électrode était dégradé par la glucose oxydase en gluconolactone, dans une réaction qui consommait une molécule d’oxygène moléculaire O2. Clark utilisait ensuite une cellule électrochimique pour réduire l’O2, ce qui fournissait un courant directement proportionnel à la concentration en O2 et donc inversement proportionnel à la concentration en glucose. Ce principe a été, depuis, continuellement perfectionné pour aboutir à des dispositifs capables de détecter non seulement le glucose, mais également de nombreuses autres molécules. Les progrès accomplis dans le domaine des biocapteurs permettent maintenant l’utilisation de dispositifs implantables in vivo chez des patients ou des animaux de laboratoires.
Présenté souvent comme le « père des biocapteurs », Leland Clark est également à l’origine de plus de 80 inventions dans le domaine biomédical. Il a notamment développé l’une des premières pompes permettant d’assurer la circulation extracorporelle du sang dans des opérations de chirurgie cardiaque. Cette invention a été le point de départ de deux contributions majeures au domaine des capteurs. Clark s’est rendu compte de la nécessité de contrôler de façon précise l’oxygénation du sang circulant dans sa machine et a eu l’idée pour cela d’un capteur à oxygène utilisable dans le sang. Ce capteur, mis au point en 1956, présentait la particularité de protéger la surface de l’électrode des globules rouges et des protéines sanguines par une membrane de cellophane perméable à l’oxygène. Afin de calibrer son capteur, Clark désoxygénait ses solutions de calibration en y ajoutant de la glucose oxydase et du glucose. Cette procédure lui...
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