Compter les biomolécules une à une dans un petit échantillon, et situer leur position exacte, c’est la performance réalisée par des chercheurs de l’EPFL grâce à une puce photonique et un appareil photo standard. Leur système miniature pourrait servir à mettre en place la médecine personnalisée de demain.
Des chercheurs de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne ont mis au point une puce optique ultra-fine capable d'identifier des biomolécules dans de petits volumes d'échantillons, à l'aide d'un appareil photo ordinaire et de métasurfaces, une technologie émergente en photonique.
La recherche apparaît dans Nature Photonics
Les chercheurs espèrent que leur technologie pourrait ouvrir la voie à des outils miniaturisé de diagnostic capables d’identifier des traces de biomarqueurs de maladies dans le sang ou la salive. Une telle technologie peut permettre aux utilisateurs d’évaluer facilement leur santé à la maison et de se soumettre à des dépistages complets à la clinique.
Scanner les molécules et les prendre en photo
Afin de pouvoir compter le nombre de molécules présentes dans un échantillon, et de connaître dans les détails ce qui se passe sur la puce entière, les chercheurs illuminent les surfaces avec différentes couleurs, en prenant à chaque fois une photo avec un appareil phototo standard muni d'un capteur CMOS comme en possède aussi les smartphones «Les millions de pixels obtenus avec cette opération sont ensuite traités par un système de traitement des données intelligent, pour analyser tous les détails, et dégager des tendances», explique Filiz Yesilkoy, auteure de l’étude. «Nous avons montré que nous pouvions détecter et imager non seulement la présence de biomolécules individuelles dans les hotspots, mais aussi celle d’une simple feuille de graphène, épaisse d’un seul atome».
Pour aller plus loin, les chercheurs ont développé une deuxième version de leur système, où les métasurfaces sont programmées par région, pour résonner à des longueurs d’onde différentes. «La localisation des molécules est moins précise, mais le dispositif est plus simple », indique Eduardo R. Arvelo, co-auteur de l’étude, sur le site de l'EPFL
Comme le dispositif peut détecter de si petites quantités de biomolécules spécifiques, il pourrait constituer un système d’alerte précoce en cas de maladie. «Les capteurs optiques pourraient jouer un rôle majeur dans les défis futurs, en particulier dans le domaine de la médecine personnalisée», a déclaré Hatice Altug, une autre chercheuse associée à l'étude.
