Des scientifiques de l'Université de Nottingham ont développé un capteur d'image unique en son genre conçu pour être déployé à l'intérieur du corps humain afin de générer des cartes tridimensionnelles des structures cellulaires.
Le dispositif prototype, qui combine des lasers et des ondes sonores dans une fibre optique pas plus épaisse qu'un cheveu humain, peut être utilisé avec des endoscopes standard pour détecter des anomalies dans les cellules qui indiquent un cancer.
Décrit comme le premier transducteur d'échographie à fibre optique au monde développé par une équipe de l'Université de Nottingham, il a été conçu comme une solution clinique à certains des inconvénients associés à l'imagerie cellulaire. De nos jours, cela nécessite des instruments scientifiques volumineux et complexes dans les laboratoires de recherche et utilise souvent des étiquettes fluorescentes fabriquées avec des produits chimiques qui, à des doses suffisamment importantes, peuvent constituer un danger pour les cellules humaines.
«Des méthodes pour mesurer la rigidité des cellules tumorales ont été mises en œuvre à l'aide de microscopes de laboratoire, mais ces puissants instruments sont encombrants, immobiles et ne s'adaptent pas à l'environnement clinique du patient», explique Salvatore La Cover, membre de l'équipe.
Le nouveau capteur d'image est équipé d'une paire de lasers, dont l'un est converti en particules sonores haute fréquence appelées phonons à l'aide d'une couche métallique à l'extrémité de la fibre. Ces phonons sont pompés dans les tissus environnants, qui diffusent des ondes sonores, qui entrent ensuite en collision avec un deuxième laser. En analysant ces collisions, le système peut recréer visuellement la forme d'une onde sonore itinérante, ce qui peut révéler les caractéristiques bénéfiques des cellules qu'il a traversées.
Plus important encore, cela inclut à la fois la géométrie et la rigidité. L'équipe compare donc son nouvel outil à la façon dont les médecins peuvent détecter physiquement les anomalies et la raideur sous la peau, ce qui pourrait indiquer un cancer.
Cependant, le nouveau capteur à ultrasons peut créer une carte tridimensionnelle montrant la rigidité et les caractéristiques spatiales des structures mesurées à l'échelle nanométrique, avec des images similaires voire plus détaillées que celles d'un microscope.
Le minuscule appareil d'imagerie peut être attaché à une seule fibre optique ou intégré dans des faisceaux de 10 à 20 000 fibres utilisés dans les endoscopes conventionnels, selon les scientifiques. Ces appareils sont constitués de tubes minces équipés de lampes et de caméras qui peuvent être insérés dans le corps pour rechercher des signes de maladie, et l'équipe espère qu'en les combinant avec leur nouveau capteur, ils ouvriront de nouvelles possibilités dans le diagnostic clinique.
«Nous pensons que la capacité du système à mesurer la rigidité des échantillons, la biocompatibilité et le potentiel endoscopique lors de l'accès à l'échelle nanométrique est ce qui le distingue des autres», affirment les chercheurs. «Ces fonctionnalités optimisent la technologie pour les futures mesures dans le corps; vers l’objectif ultime des diagnostics mini-invasifs au point de service. »
L'équipe explore actuellement le potentiel de son instrument en imagerie cellulaire et tissulaire, mais il peut également être utilisé pour inspecter des surfaces et caractériser des matériaux.
L'étude a été publiée dans la revue Light: Science & Applications.
2021-05-04 17:10:42
Auteur: Vitalii Babkin