Les lentilles de contact intelligentes détectent désormais des biomarqueurs de maladies directement dans les larmes

Plus de 2,2 milliards de personnes dans le monde souffrent de déficiences visuelles, et de nombreuses maladies systémiques ne sont détectées qu'à un stade avancé, en partie parce que les diagnostics actuels reposent sur des tests invasifs et épisodiques. Les biocapteurs à lentilles de contact offrent une approche fondamentalement différente : la surveillance en continu et non invasive du liquide lacrymal, un biofluide renouvelé à un rythme d'environ 0,5 µL par minute, qui reflète la composition du plasma sanguin et contient des biomarqueurs cliniquement exploitables.

Cette revue complète, signée par des chercheurs de l'Imperial College London et de l'Université de Sichuan, retrace l'évolution des capteurs intégrés aux lentilles de contact, depuis les premières lentilles en hydrogel pHEMA de 1970, en passant par les capteurs électrochimiques à base de MEMS des années 2010, jusqu'aux plateformes optiques sophistiquées d'aujourd'hui. Les auteurs comparent de façon systématique les approches électrochimiques et optiques, et concluent que les méthodes optiques — fluorescence, résonance par cristaux photoniques, réseaux holographiques, sondes basées sur le FRET et diffusion Raman exaltée de surface (SERS) — offrent une sensibilité supérieure (de l'ordre du nanomolaire au picomolaire), une multiplexabilité facilitée et une plus grande stabilité, en s'affranchissant de la dégradation enzymatique et des interfaces électroniques câblées.

Le choix du substrat de la lentille constitue un défi d'ingénierie central. Les hydrogels souples et les hydrogels de silicone doivent conserver leur perméabilité à l'oxygène, leur transparence optique et leur biocompatibilité tout en accueillant des éléments capteurs intégrés. Les stratégies de fabrication passées en revue comprennent l'impression à jet d'encre pour déposer des réactifs sensibles à des emplacements précis, la microstructuration pour créer des éléments optiques structurés, ainsi que la microfabrication 3D pour réaliser des microstructures internes. Ces approches permettent de positionner les capteurs en surface des lentilles, dans des couches intermédiaires ou au sein de microcanaux internes.

L'éventail des biomarqueurs étudiés est large et cliniquement significatif. La surveillance de la glycémie chez les diabétiques, le profil électrolytique (K⁺, Na⁺, Ca²⁺) pour les différents sous-types de sécheresse oculaire, la détection des métalloprotéases matricielles pour le glaucome, le suivi du cortisol dans les troubles liés au stress, la mesure du TNF-α pour la maladie de Parkinson, ainsi que la lacryglobine en tant que marqueur de métastases cancéreuses, sont tous démontrés avec des systèmes à intégration optique à des concentrations physiologiquement pertinentes. Des capteurs multiplexés sur lentilles sclérales ont permis la détection simultanée de plusieurs ions lacrymaux, illustrant la polyvalence de cette plateforme.

Malgré des avancées remarquables, d'importants obstacles à la translation clinique subsistent. Les interférences optiques de fond liées à la complexité de la matrice lacrymale, la stabilité à long terme limitée des capteurs lors d'un port prolongé, l'absence de miniaturisation pour la lecture optique sans fil, ainsi que le manque de protocoles de fabrication évolutifs sont identifiés comme des lacunes majeures. Les auteurs appellent à des investissements dans des chimies de bioreconnaissance robustes, l'intégration de systèmes de lecture sans fil et des cadres de validation clinique standardisés, afin de faire passer ces systèmes du stade de preuve de concept à celui d'outils diagnostiques courants.