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Single or few molecules detection by combined enhanced spectroscopies

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Un nouvel appareil pour détecter une molécule unique

Une meilleure compréhension du comportement de molécules isolées dans un système biologique aura de profondes implications en médecine en ouvrant de nouvelles possibilités d'actions. Un consortium européen participe à cette aventure en développant de nouveaux appareils à très haute résolution qui facilitent la détection de molécules isolées.

Santé

La détection et la caractérisation de molécules uniques facilitera la recherche au niveau des processus biologiques fondamentaux, elle permettra également d'obtenir des informations sur la structure des protéines membranaires. De plus, le diagnostic de nombreuses pathologies comme le cancer en sera probablement amélioré. Pour arriver à ce résultat, les chercheurs du projet financé par l'UE SMD («Single or few molecules detection by combined enhanced spectroscopies»), ont proposé de confiner un champ électromagnétique extrêmement puissant dans une très petite portion d'espace afin d'obtenir une cartographie chimique fine à l'échelle du nanomètre. Ils ont donc exploré les propriétés des plasmons de polaritons de surface (SPP, pour surface plasmon polariton), qui sont essentiellement des ondes électromagnétiques générées lorsque des particules de lumière ou photons frappent des plasmons métalliques dans des conditions appropriées. L'idée était de combiner plusieurs techniques de spectroscopie expérimentale dans un seul appareil et d'obtenir ainsi une caractérisation chimique au niveau d'une seule molécule sans utiliser de marqueur. Ce système associe la technologie de la microscopie à force atomique (AFM) ou celle des pinces optiques (OT) avec la microscopie Raman/SERS/IR ou térahertz afin d'obtenir une mesure spectroscopique et de force de manière simultanée et dynamique. La résolution spatiale ainsi obtenue est la plus élevée jamais obtenue, de l'ordre de 10 nanomètres ou moins. Les chercheurs du projet ont non seulement optimisé les composants utilisés mais aussi synthétisé une série de sondes nanométriques basées sur des conjugués protéiques ou ADN et d'ions métalliques. Ces sondes ont permis d'obtenir des informations structurelles et de caractériser les modifications conformationelles d'une protéine photoréceptrice transmembranaire du canal à porte nucléotidique cyclique (CNGC, pour cyclic nucleotide gated channel). Par ailleurs, en utilisant le domaine BRCT protéique comme sonde, les chercheurs ont pu discriminer les peptides sauvages de ceux ayant subi une mutation. Ainsi, en combinant avec succès les méthodologies de caractérisation optiques et mécaniques (spectroscopie) dans un seul appareil, les chercheurs du projet SMD ont résolu un défi technologique majeur. La spectroscopie de molécules isolées permettra d'améliorer la sensibilité du diagnostic et ouvrira de nouvelles perspectives pour les entreprises pharmaceutiques et les industries qui travaillent dans la santé.

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