Un nouveau détecteur de bioimagerie pour visualiser les tissus profonds
De nombreuses applications biomédicales reposent sur la détection de la lumière. Cependant, les détecteurs de lumière actuels souffrent d’une faible sensibilité, sont affectés par un bruit de fond élevé et n’offrent pratiquement aucune résolution temporelle. Le perfectionnement des technologies de bioimagerie permettra non seulement d’améliorer le diagnostic, mais également de mieux comprendre certains processus biologiques fondamentaux.
Un détecteur de lumière extrêmement efficace
Le projet SQP, financé par l’UE, a mis au point un détecteur de particules uniques de lumière, également appelées photons. Le dispositif s’appuie sur une bande métallique refroidie au point de devenir supraconductrice et de ne présenter aucune résistance. Dès qu’un photon est absorbé, une petite résistance se produit qui peut être mesurée. Le processus de détection est très efficace et très rapide, surpassant en efficacité tous les détecteurs de photons uniques existants. Le consortium SQP a entrepris une importante optimisation des composants et a développé la technologie de base pour des applications de bioimagerie. «Notre technologie peut être mise en œuvre en microscopie ou dans d’autres approches et techniques optiques afin d’imager de manière non invasive les processus cellulaires dynamiques dans les tissus vivants, tels que la signalisation intracellulaire», explique Sander Dorenbos, coordinateur du projet et directeur général de Single Quantum(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Parmi les exemples, on peut citer la microscopie à super-résolution(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), les endoscopes médicaux pour le diagnostic en temps réel et l’imagerie biomédicale.
Mise en œuvre en microscopie, spectroscopie et détection de biomarqueurs
L’imagerie microscopique optique à haute résolution a permis de délimiter les structures et les processus cellulaires. Cependant, la nature hétérogène des tissus limite la résolution microscopique et crée un bruit de fond. En collaboration avec l’université de Stanford, le consortium SQP a mis le nouveau détecteur de lumière en œuvre dans un microscope et a réalisé plusieurs expériences de bioimagerie dans la fenêtre du proche infrarouge II (1 000-1 700 nm). L’examen du cerveau d’une souris vivante(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) à l’aide du détecteur de photons uniques a rendu possible une pénétration plus profonde des tissus et une réduction de la diffusion de la lumière par rapport aux détecteurs de lumière classiques. La spectroscopie optique(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) constitue un autre domaine clé auquel le détecteur SQP peut être appliqué. Non invasif et sûr, le spectre d’absorption mesuré peut être relié à des paramètres physiologiques tels que les composants du sang et la saturation en oxygène. La lumière est transmise au tissu à l’aide de fibres optiques(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et diffusée/absorbée en fonction de la composition de ce même tissu. L’hémoglobine, l’oxyhémoglobine, l’eau et la graisse sont les principaux composants des tissus vivants qui absorbent la lumière et influencent de manière très spécifique le spectre de réflexion mesuré. En d’autres termes, la spectroscopie optique est capable de générer une empreinte digitale du tissu et donc de fournir des informations en temps réel sur les marges chirurgicales au cours, par exemple, de l’excision d’une tumeur. Le détecteur SQP est susceptible de perfectionner cette technique en minimisant le bruit de diffusion de la lumière et en améliorant la pénétration dans les tissus. Une autre application potentielle des détecteurs SQP concerne le domaine de la recherche sur les biomarqueurs et du diagnostic. La prédiction des résultats cliniques nécessite souvent la mesure de biomarqueurs spécifiques – des indicateurs qui sont corrélés à certains états ou conditions biologiques et qui peuvent même donner un aperçu des réponses pharmacologiques à une intervention thérapeutique. «La principale réalisation du projet a été l’industrialisation d’une technologie développée dans une université», souligne Sander Dorenbos. SQP s’efforce de répondre à l’augmentation de la capacité de production nécessaire à la mise sur le marché de ces détecteurs pour un plus grand nombre d’utilisateurs et d’applications. L’utilisation des détecteurs SQP améliorera considérablement les diagnostics s’appuyant sur l’imagerie optique et ouvrira la voie à de meilleurs soins à moindre coût.
