Besoin d’un glucomètre ? Votre téléphone pourrait bientôt être la solution

Du compas du téléphone à la mesure du glucose

Le suivi du glucose et d’autres paramètres de santé peut être nécessaire dans certaines maladies. Il repose souvent sur des analyses de laboratoire ou des appareils spécialisés.

Des chercheurs du National Institute of Standards and Technology, le NIST américain, ont étudié une nouvelle utilisation du magnétomètre intégré aux smartphones. Leur travail a été publié dans Nature Communications sous le titre «Mesure quantitative et très sensible de substances en solution à l’aide du compas d’un smartphone».

Le dispositif expérimental associait le magnétomètre du téléphone à un matériau réactif pour mesurer le glucose ou le pH. Il ne transformait pas le téléphone seul en appareil médical homologué.

Mark Ferris et Gary Zabow ont conçu un hydrogel contenant des particules magnétiques. Un hydrogel est un réseau de polymères capable de retenir une grande quantité d’eau.

Les deux couches du matériau se dilataient ou se contractaient différemment en réponse au glucose ou au pH. Leur association amplifiait le mouvement.

Ce mouvement modifiait la distance entre les particules magnétiques et le magnétomètre, qui enregistrait la variation du champ magnétique.

Source : NIST

La démonstration a atteint des concentrations de glucose de quelques micromoles par litre. Il s’agit d’une concentration, et non simplement d’une quantité en moles. Une sensibilité élevée ne suffit pas à établir la précision diagnostique en situation clinique.

Un petit réservoir contenant l’échantillon et l’hydrogel peut être fixé près du téléphone avec un support en plastique. Le signal peut être enregistré par logiciel. Le support peut notamment être imprimé en 3D.

Source : Nature Communications

Avantages possibles des mesures sur téléphone

La méthode pourrait rendre certaines mesures plus accessibles, sous réserve de satisfaire les exigences de calibration, de stabilité et de validation clinique.

• Coût : le smartphone existant fournit le magnétomètre, l’alimentation et le traitement des données, ce qui peut éviter une partie de l’électronique dédiée.
  • Les chercheurs ont estimé le coût des matériaux des actionneurs en hydrogel à 0,16 dollar pour le glucose et à 0,03 dollar pour le pH. Ce n’est pas le prix d’un test commercial complet avec support, logiciel et contrôle qualité.
• Le dispositif n’exige pas d’alimentation électrique supplémentaire au-delà de celle du téléphone. Cela peut être utile dans des lieux disposant de peu d’équipements.
• La connexion du smartphone peut faciliter la transmission des résultats. L’intégration aux systèmes de santé et la protection des données demandent toutefois un développement spécifique et peuvent entraîner des coûts.
• Une forte sensibilité peut permettre l’utilisation de petits échantillons. Le caractère invasif dépend néanmoins du type de prélèvement et de la procédure.

Si le système devient suffisamment fiable et simple à utiliser, il pourrait faciliter certains suivis. Son bénéfice pour les patients reste à évaluer.

Source : Unsplash

Quelles sont les prochaines étapes ?

Réglementation

Pour devenir un système clinique de mesure du glucose, le dispositif devra être développé et testé dans les conditions pertinentes. Un produit médical doit également satisfaire les exigences réglementaires applicables.

Les étapes restantes sont à la fois techniques et réglementaires. Les performances d’un montage expérimental ne démontrent pas à elles seules sa sécurité pour les patients.

Le logiciel qui convertit le signal magnétique en résultat doit être conçu, calibré et validé avec l’ensemble du dispositif.

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Le stockage et le partage de données de santé doivent intégrer la confidentialité, le contrôle des accès et la sécurité. Cela vaut aussi pour les échanges avec d’autres applications ou des professionnels de santé.

D’autres paramètres de santé

Le glucose et le pH ont servi à démontrer le principe. D’autres substances nécessiteraient des hydrogels adaptés et une validation distincte.

La sensibilité pourrait permettre d’étudier le glucose salivaire, moins concentré que dans le sang. Cela ne prouve pas qu’une mesure salivaire peut déjà remplacer une mesure de glycémie : la relation et l’utilité clinique doivent être établies.

Les chercheurs envisagent aussi la détection d’autres molécules.

L’histamine constitue un exemple. Certaines investigations cliniques utilisent une collecte d’urine sur 24 heures et une analyse de laboratoire. Une mesure sur téléphone reste ici une application future possible, pas un remplacement déjà démontré.

Des hydrogels pourraient intégrer des groupes qui reconnaissent des substances précises. Le sodium, le potassium, le lactate ou l’activité enzymatique sont des pistes qui demandent leurs propres formulations et essais.

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Améliorer la conception du capteur à hydrogel

La géométrie à deux couches n’est qu’une possibilité. Les chercheurs proposent aussi d’étudier une bande fixée aux deux extrémités et se déformant par flambage pour améliorer la stabilité.

Un actionneur qui se tord pourrait modifier la direction du champ magnétique et la plage du signal. Ces configurations sont des pistes de développement.

Il faudra prendre en compte les interférences, les variations des échantillons et les substances perturbatrices. La rapidité de réponse et la durée de conservation des hydrogels sont également importantes.

Transformer les téléphones en outils d’analyse chimique

Les applications possibles dépassent la santé. Le pH est aussi pertinent pour les boissons, l’eau et les échantillons environnementaux.

Une mesure magnétique peut être intéressante dans les liquides colorés ou troubles, qui compliquent les analyses optiques. La comparaison avec un appareil de laboratoire porte sur des performances précises, pas sur une équivalence complète.

Les hydrogels peuvent également être conçus pour répondre à la température, à la lumière ou à la force ionique.

L’analyse de l’eau et des aliments est envisageable, mais chaque mesure exige une reconnaissance du composé visé et une maîtrise des effets des autres substances présentes.

Détecter des séquences d’ADN avec un smartphone ?

À plus long terme, on pourrait étudier des hydrogels dotés de mécanismes de reconnaissance ciblée, comme les polymères à empreinte moléculaire ou des séquences d’acides nucléiques complémentaires. Ils pourraient permettre de détecter certaines protéines ou séquences d’ADN. Il ne s’agit ni d’un séquençage complet ni d’un remplacement démontré des tests de dépistage infectieux.

Mesures et suivi futurs

L’étude montre une utilisation possible des smartphones en analyse chimique. Elle ne démontre pas une surveillance continue à l’intérieur du corps.

Les capteurs des téléphones peuvent contribuer à de nouveaux outils lorsqu’ils sont associés à des matériaux, des supports et des logiciels adaptés.

De futurs systèmes pourraient simplifier certaines analyses. Un téléphone ne peut toutefois pas mesurer automatiquement n’importe quel marqueur de maladie à partir d’une goutte de salive ou d’un souffle.

Entreprises de dispositifs de santé connectés

1. Koninklijke Philips N.V.

Philips fournit des produits de soins personnels et des technologies de santé. Pour les demandes de brevets en technologie médicale déposées à l’OEB en 2022, le groupe était le premier déposant européen et le deuxième mondial.

Ses activités de santé comprennent notamment l’imagerie, le suivi des patients et les systèmes connectés. Son ancienne activité de semi-conducteurs ne permet pas de le présenter comme un fabricant généraliste actuel de ces composants.

Les capteurs portables peuvent suivre l’activité cardiaque, la respiration ou l’activité physique. Philips travaille notamment sur la surveillance des patients et les solutions numériques associées.

Le développement de produits connectés peut passer par des collaborations. Philips travaille avec des partenairessur des technologies et leur intégration. L’étendue du développement, du conseil et de la production dépend du projet concerné.

Les appareils connectés et les plateformes numériques peuvent regrouper des données de santé et faciliter leur analyse. Leur intégration aux pratiques cliniques reste essentielle.

Source : Philips

Cette expérience peut être pertinente pour de futurs capteurs. Elle ne démontre pas un partenariat de Philips avec le NIST sur cette méthode ni son intégration dans un produit Philips.

2. Garmin Ltd.

Garmin développe des appareils de navigation et d’électronique pour l’automobile, la marine, l’aviation, les activités de plein air et le fitness. Certains proposent aussi des fonctions de suivi de santé.

En 2022, le segment fitness représentait environ 23 % du chiffre d’affaires et 10 % du résultat opérationnel. Les quelque 15 millions d’appareils vendus cette année-là concernaient l’ensemble du groupe, pas seulement le fitness.

Source : Garmin

Garmin propose un écosystème de données de santé pour la recherche, notamment sur le sommeil, la dépression, les traitements du cancer, la santé des femmeset la somnolence au volant.

Le fitness et les activités de plein air sont deux segments importants mais distincts chez Garmin. Leur évolution ne doit pas être confondue avec celle des autres métiers du groupe.

De nouveaux capteurs pourraient intéresser les utilisateurs soucieux de leur santé. Rien ici ne prouve que Garmin a adopté cette méthode à hydrogel.

Deux formes d’intégration pourraient être étudiées à plus long terme :

• Créer un dispositif de mesure adapté autour d’un magnétomètre existant ou ajouté. La présence d’un simple compas ne suffit pas.
• Relier un outil de mesure sur téléphone à d’autres appareils afin de présenter ensemble les données d’activité et de santé.

Garmin est bien implanté dans les montres de sport et de plein air. L’analyse de marché citée, datant de 2022, mettait en avant sa position parmi les montres connectées haut de gamme. La comparaison avec Apple (AAPL ) concernait cette analyse et cette période ; elle ne constitue pas un classement permanent.