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Des nanoscopes sur puce offrent un aperçu stable et abordable du monde atomique

Il n'y a pas si longtemps, aucun microscope ne permettait de voir des images de moins de 200 nanomètres. Le domaine relativement nouveau de la nanoscopie a changé la donne grâce au projet NANOSCOPY financé par l'UE qui a ouvert la voie.
Des nanoscopes sur puce offrent un aperçu stable et abordable du monde atomique
À l'heure actuelle, pour obtenir des images haute résolution, les techniques de nanoscopie optique utilisent des lames de verre qui contiennent des échantillons ainsi qu'un microscope avancé pour l'imagerie. Néanmoins, ces microscopes sont limités, complexes et coûteux, leur prix atteignant pour certains 1 million d'euros.

Le projet NANOSCOPY (High-speed chip-based nanoscopy to discover real-time sub-cellular dynamics), financé par l'UE, a récemment annoncé le succès d'une solution alternative, consistant à placer les échantillons sur une puce photonique sophistiquée afin d'obtenir des images à l'aide d'un microscope optique standard. Ici, la puce conserve à la fois l'échantillon, comme le ferait une lame supérieure en verre, et fournit un guide d'onde offrant le modèle d'illumination nécessaire pour obtenir des images de résolution supérieure.

Un nanoscope à la fois plus petit et moins cher

L'équipe de NANOSCOPY a procédé à la démonstration de cette puce optique complexe dans le cadre de deux approches différentes. Les guides d'onde composés d'un matériau présentant un contraste à indice de réfraction élevé ont fourni un champ évanescent fort utilisé pour l'activation/désactivation de molécule unique et l'excitation de fluorescence, permettant ainsi une microscopie de localisation de molécule unique sur puce. Par ailleurs, les modèles d'interférence multimodale ont induit des variations d'intensité de fluorescence spatiale qui ont permis une imagerie de résolution supérieure basée sur la fluctuation.

Étant donné que la nanoscopie sur puce sépare les voies d'illumination et de détection, l'excitation de la fluorescence de réflexion interne totale est possible sur un champ de vision large (jusqu'à 0,5 mm x 0,5 mm en démonstration).

La production en masse de ces puces photoniques en usine, comme celle des puces de silicium, devrait maintenir les coûts bas et ainsi encourager une adoption à grande échelle. En tant que membre de l'équipe du projet, le Dr Balpreet Singh Ahluwalia, de l'Université Arctic de Norvège a expliqué, «Nous espérons que cet avantage encouragera l'adoption de la nanoscopie optique dans le monde en développement. Dans les environnements de la recherche où les ressources sont limitées, la plupart des laboratoires sont équipés de microscopes optiques de faible qualité car les nanoscopes sont hors de prix.»

Envisager l'avenir

Résumant les avantages de la nouvelle technologie, le Dr Ahluwalia a ajouté, «Outre son format compact, sa stabilité et son prix abordable, notre nanoscope sur puce capture également des images sur de très grands champs de vision. Il peut obtenir des images de haute résolution dans un champ de vision 100 fois plus large que ce que l'on peut actuellement obtenir à l'aide des systèmes de nanoscopie optique du commerce.»

Ces avantages ont des incidences dans de nombreux domaines médicaux, notamment en pathologie, où un microscope optique balaierait normalement une surface de 50 microns à la fois, et mettrait donc plusieurs jours pour balayer tout un échantillon de tissu, de sang ou d'urine d'une surface de plusieurs millimètres carrés.

L'équipe travaille actuellement sur des cellules hépatiques afin de mieux comprendre comment fonctionne la filtration. Cela n'était pas possible jusqu'à présent étant donné que les cellules spécialisées contiennent des nanotrous d'environ 50 à 200 nanomètres de large, qui ne sont pas visibles avec un microscope normal.

Afin de pouvoir moderniser autant de microscopes optiques standard que possible avec leur puce photonique, le projet est actuellement en contact des fabricants potentiels. Comme le résume le Dr Ahluwalia, «Notre étude de cas est solide. Imaginez une machine à café - le client n'a besoin que de remplacer le café, qui est beaucoup moins cher que d'acheter une toute nouvelle machine à chaque fois que vous avez envie d'un expresso.»

Pour plus d'informations, veuillez consulter:
page du projet sur CORDIS

Source: D'après des rapports de presse et des informations sur le projet

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