Transfert d'énergie assisté par microcavité pour la biodétection

Publié par Redbran le 19/04/2021 à 13:00
Source: CNRS - LPEM
Schéma de principe: La lumière incidente bleue excite des nanocristaux fluorescents ("quantum dots", QDs) placée sous la surface d'une sphère de polymère de quelques micromètres de diamètre. Leur émission de fluorescence verte se couple à des modes de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) dits de galerie, dans laquelle la lumière circule et reste piégée sous la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) de la microsphère. Lorsque des colorants rouges (dyeNP) en solution viennent se fixer près de la surface de la microsphère, par exemple à cause de la reconnaissance d'une biomolécule spécifique, ceux-ci peuvent alors être excités par cette lumière verte, et réémettre ensuite dans le rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...).


Illustration: CNRS LPEM

Les nouveaux défis liés à la santé publique (La santé publique peut être définie de diverses manières. On peut en effet la...) et à l'avènement de la médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la...) personnalisée nécessitent le développement de méthodes de bio-détection plus sensibles, simples à mettre en œuvre, permettant de détecter efficacement des protéines ou d'autres biomolécules de manière spécifique.

Des chercheurs du Laboratoire de Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) et Etude des Matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) (LPEM, ESPCI/Sorbonne Université/CNRS) ont mis en évidence un nouveau phénomène qui pourrait permettre une bio-détection sensible et simple à mettre en œuvre. Ils ont chargé des sphères de polymère (Un polymère (étymologie : du grec pollus, plusieurs, et meros, partie) est un...) micrométriques avec des nanocristaux de semiconducteur fluorescents émettant dans le vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde...). La fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que...) des nanocristaux excite alors des modes de lumière dits de galerie, dans laquelle la lumière est piégée par réflexion totale interne (En optique géométrique, un rayon lumineux traversant une séparation entre deux milieux d'indices...) à l'intérieur de la microsphère. Pour certaines longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...), la lumière parcourt la circonférence de la sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une...) en revenant au point (Graphie) de départ avec la même phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...), ce qui forme une cavité résonnante dans laquelle la lumière peut circuler de plusieurs dizaines de milliers à plusieurs millions de tours avant de s'échapper.

En collaboration avec une équipe de chimistes du Laboratoire de Bioimagerie et Pathologies (LBP, Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Strasbourg/CNRS), ils ont ensuite placé des nanoparticules chargées de colorants émettant dans le rouge à proximité de la surface de la microsphère. Grâce à cet effet de cavité résonante, la lumière verte piégée dans la microsphère excite alors de manière très efficace ces colorants rouges, uniquement lorsqu'ils sont présents dans les quelques premières dizaines de nanomètres au-dessus de la surface. Ce transfert d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) est plus efficace et fonctionne sur une plus grande distance que les transferts d'énergie en œuvre dans différentes méthodes de biodétection. Les deux équipes travaillent maintenant à utiliser ce phénomène pour développer des méthodes de biodétection plus sensibles, dans lesquelles la présence d'une biomolécule cible serait détectée simplement par un changement de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) de fluorescence du vert au rouge.

Publication associée:
"Microcavity-Enhanced Fluorescence Energy Transfer from Quantum (En physique, un quantum (mot latin signifiant « combien » et qui s'écrit...) Dot-Excited Whispering Gallery (Gallery est un moteur de recherche sur téléphone mobile qui permet d'avoir accès à de très...) Modes to Acceptor Dye Nanoparticles"
Jana, Subha ; Xu, Xiang ; Klymchenko, Andrey ; Reisch, Andreas ; Pons, Thomas

Contact chercheur:
Thomas PONS, thomas.pons (arobase) espci.fr
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