Manipulateurs miniatures pour cellules biologiques
Le microscope à force atomique (AFM) est un instrument puissant pour définir la topographie de surface d'échantillons biologiques comme les cônes de croissance neuronale et les cellules vivantes confluentes. Il a permis de fournir des informations morphologiques dans des conditions physiologiques aussi bien qu'au cours des processus biologiques. En plus, il a ouvert des perspectives passionnantes concernant la possibilité d'analyser les propriétés structurales et fonctionnelles des biomolécules, au niveau submoléculaire. Contrairement aux microscopes traditionnels, l'AFM fonctionne en mesurant les forces d'attraction et de répulsion sous l'action desquelles la pointe d'un cantilever microscopique s'incline en passant au-dessus de la surface de l'échantillon. Les plates-formes conventionnelles de micromanipulation s'appuient sur des systèmes robotiques relativement stationnaires, assurant une précision et une répétabilité élevées. Toutefois, ils sont relativement peu souples alors que cette qualité est requise pour de nombreuses expériences présentant une configuration de manipulation identique. Le projet de recherche européen MICRON a permis de développer un agrégat de microrobots entièrement autonomes, ne dépassant pas le centimètre cube, en vue de constituer la base d'une plate-forme de micromanipulation souple. Le capteur AFM a été fixé à l'actionneur rotatif du robot, qui est un actionneur piézoélectrique multicouches. Il permet le mouvement dans trois directions orthogonales et la commande de la pointe de l'AFM sur une échelle nanométrique. L'énergie fournie pour le déplacement du microrobot était utilisée pour effectuer simultanément des tâches de manipulation ainsi que des essais des propriétés mécaniques des cellules vivantes, ce qui a permis de réaliser des réductions spectaculaires de la consommation d'énergie. De plus, l'extrémité d'un cantilever disponible dans le commerce a été aiguisée pour former une protrusion en forme d'aiguille d'une longueur approximative de 1,5 μm. Ceci permet à la sonde d'étudier plus en détail que les pointes standard des systèmes biologiques complexes. La future activité de recherche du groupe SIC (Sistemes d'Instrumentació i Comunicacions) de l'université de Barcelone se focalisera sur les cellules vivantes dans un environnement contrôlé et stérilisé. La poursuite du développement systémique et le raffinement du système microrobotique visent à développer un outil de laboratoire précieux destiné à la biologie structurale et à d'éventuelles applications industrielles.
