Towards an Implantable Biosensor for Continuous Detection and Quantification of Antiseizure Medications in Blood

L'épilepsie est l'une des maladies neurologiques les plus courantes. C'est une condition chronique caractérisée par des crises récurrentes. La première ligne de traitement de l'épilepsie passe par la prescription de médicaments antiépileptiques qui doivent être pris quotidiennement pour prévenir d'autres crises et pour une durée prolongée. Pour diverses raisons (ex. déterminer si la concentration est dans les marges thérapeutiques et ajuster la posologie en conséquence, vérifier l'adhérence au traitement etc…), il est nécessaire de procéder à des dosages sériques. La surveillance thérapeutique précise des médicaments antiépileptiques dans le sang est actuellement limitée aux grands laboratoires et nécessite l'expertise de cliniciens qualifiés. La chromatographie liquide à haute performance est la principale technique qui permet une détection sélective et sensible du dosage de médicaments antiépileptiques. Cependant, elle est complexe, nécessite une préparation d'échantillon et ne peut pas être rendue portable. D'autre part, les méthodes miniatures existantes reposent souvent sur des techniques électrochimiques qui, malgré leur bonne sensibilité, manquent de sélectivité. D'où le besoin d'un biocapteur portable, miniature, facile à utiliser, sélectif et sensible. Un biocapteur potentiellement implantable permettrait une surveillance continue en temps réel et fournirait aux cliniciens des informations critiques qui pourraient aider à un traitement personnalisé de l'épilepsie. Dans une première approche, nous avons émis l'hypothèse que grâce à l'analyse de l'impédance électrique de la carbamazépine (CBZ), un médicament antiépileptique, nous pourrions être en mesure d'enregistrer une réponse distincte et de quantifier sélectivement les concentrations de CBZ. Par conséquent, le premier objectif était de construire un capteur miniature de spectroscopie d'impédance électrique CMOS et de mesurer la réponse à la présence de CBZ à l'aide d'électrodes en or. Les résultats in vitro ont montré une relation linéaire entre les concentrations de CBZ et l'impédance électrique à la surface de l'électrode. Cependant, l'enregistrement d'une réponse distincte des molécules de CBZ, basée uniquement sur la spectroscopie d'impédance électrique, s'est avéré un objectif fastidieux. Dans une deuxième approche, notre équipe a émis l'hypothèse suivante: la capture des molécules de CBZ à la surface de l'électrode isolera la réponse de la CBZ et donnera une mesure distincte de sa concentration en solution. Par conséquent, nous avons recherché des méthodes possibles pour permettre la liaison sélective entre la CBZ et la surface de l'électrode.