Systèmes microfluidiques intégrés pour le diagnostic de l'infection articulaire périprothétique

Le diagnostic de l'infection articulaire périprothétique (IPA) reste un défi clinique majeur. Le diagnostic de PJI est basé sur une composition de jugement clinique, test sérologique du sang périphérique, cytologie du liquide synovial et biomarqueurs, radiographie, microbiologie, évaluation histopathologique du tissu périprothétique et résultats peropératoires. L'importance du diagnostic PJI donne les options de traitement ultérieures, comme le retrait de la prothèse, le débridement et la rétention de la prothèse et le moment de la réimplantation.

Actuellement, la deuxième réunion internationale de consensus (ICM) a annoncé ses critères de diagnostic de PJI. Le diagnostic préopératoire comprend des tests sérologiques (protéine C-réactive, D-dimères et vitesse de sédimentation des érythrocytes) et des biomarqueurs du liquide synovial (globules blancs et différentiel, estérase leucocytaire et ⍺-défensine). Le diagnostic peropératoire comprend une seule culture positive, une histologie positive et une purulence peropératoire positive. Cependant, certains des marqueurs utilisés dans les critères de l'ICM 2018, tels que la ⍺-défensine, l'estérase leucocytaire et la protéine C-réactive du liquide synovial, ne sont pas disponibles dans tous les hôpitaux et ne peuvent pas être immédiatement disponibles pour les cliniciens lors de la prise de décision.

Les technologies microfluidiques ont eu un impact notable sur l'évolution des outils de diagnostic en fournissant une plate-forme rapide et rentable pour l'application des techniques d'immunodosage. Le système microfluidique intègre les étapes de traitement complexes des protocoles de laboratoire dans une seule puce grâce à l'intégration logique et à l'optimisation des processus. L'hôpital Chang Gung Memorial et l'université nationale Tsing Hua ont mené des recherches préliminaires pour confirmer la faisabilité de leurs systèmes microfluidiques.

Par conséquent, le projet développera une "puce de détection de biomarqueurs microfluidiques" pour détecter les concentrations de trois biomarqueurs importants pour le PJI, notamment la ⍺-défensine, l'estérase leucocytaire et la protéine C-réactive dans les liquides synoviaux. Ce sera un projet de trois ans. Au cours de la 1ère année, 50 patients qui seront programmés pour subir une révision unilatérale d'arthroplastie totale (RTJA) seront prélevés avec le liquide synovial et testés sur une plate-forme de laboratoire. Au cours de la 2e année, sur la base des résultats de laboratoire, 50 patients subissant des RTJA seront recrutés pour développer un système de puce microfluidique, et leurs performances sur puce seront affinées et optimisées. En 3ème année, 50 patients subissant une RTJA seront collectés, et la vérification du système microfluidique sera réalisée. Ce système sera validé dans des cohortes de PJI en première étape de débridement et de retrait d'implant, en période intermédiaire, et en deuxième étape de réimplantation. On s'attend à ce que la puce de détection de biomarqueurs améliore la détresse médicale et apporte des informations importantes à la prise de décision clinique.