Un nouveau capteur SERS de type aide à la détection précoce du cancer

La spectroscopie Raman est une technologie qui vous permet d'identifier les cellules cancéreuses parmi un grand nombre de cellules saines, de distinguer les fausses images des vraies et de mener un grand nombre d'autres études.

Néanmoins, l'adoption généralisée d'une telle technologie est entravée par le coût élevé des composants électroniques à partir desquels de tels systèmes sont créés. Cependant, la technologie peut encore être largement utilisée dans la vie quotidienne, et pas seulement dans les laboratoires, grâce à la nouvelle réalisation d'une équipe intégrée de spécialistes dirigée par des scientifiques de l'Université de Buffalo.

Les scientifiques ont créé des capteurs SERS miniatures et peu coûteux qui peuvent être utilisés, y compris dans les appareils mobiles.

La technologie SERS est basée sur l'analyse de faisceaux laser à longueur d'onde variable réfléchis par le matériau étudié. Le but est de créer un matériau de substrat sur lequel les échantillons sont placés. Ce substrat est universel, et il permet d'une certaine manière d'améliorer la "réaction inverse" des molécules des composés traités au laser.


Histogrammes volumétrique et couleur de la structure de surface des puces NHC argent avec des échantillons de tissus à l'aide d'un microscope confocal à balayage laser 3D

L'essence de la méthode est qu'un faisceau d'une certaine longueur d'onde passe à travers un échantillon de la substance d'essai, qui se disperse au contact de l'échantillon. Les rayons obtenus sont collectés en un seul faisceau à l'aide d'une lentille et passés à travers un filtre qui sépare les rayons Raman faibles (intensité 0,001%) des rayons Rayleigh plus intenses (99,999%). Les rayons Raman «purs» sont amplifiés et envoyés à un détecteur qui enregistre la fréquence de leurs oscillations.

Le côté positif de la méthode est que vous pouvez utiliser de très petites quantités de la substance. Les experts disent que vous pouvez même travailler avec des échantillons qui ne sont pas visibles à l'œil nu. Dans ce cas, le substrat améliore le champ lumineux, ce qui améliore la «diffusion inélastique». Les scientifiques de l'Université de Buffalo ont pu créer un substrat universel pour ce type de recherche, tandis que la spectroscopie Raman habituelle nécessite l'utilisation de différents substrats pour étudier divers matériaux. En outre, auparavant, il était nécessaire d'utiliser des lasers avec différentes longueurs d'onde et différentes puissances.


Les résultats de l'analyse des tissus de différents types (y compris les cancers)

Le substrat universel, créé par des spécialistes de l'Université de Buffalo et de l'Université Fudan, est un réseau à large bande nanostructuré. Ce réseau peut capter un rayonnement lumineux de différentes longueurs d'onde (de 450 à 1100 nm), utilisé par le SERS. Le substrat est composé de plusieurs couches, dont l'une est une couche miroir d'aluminium ou d'argent. Un diélectrique est une couche de silicium ou d'alumine. Le diélectrique sépare le "miroir" et les nanoparticules d'argent.

«Tout cela agit comme une clé principale. Au lieu d'utiliser différents substrats pour le rayonnement lumineux avec différentes longueurs d'onde, nous utilisons un seul substrat. C'est une sorte de clé principale qui ouvre de nombreuses portes », explique Nan Zhang, une équipe de scientifiques.

Zang affirme également que l'utilisation d'une telle puce est possible dans divers domaines de la science et de l'industrie. "La capacité de travailler même avec une très petite quantité de substance peut aider à identifier le cancer, le paludisme, le VIH et d'autres travaux", commente Nan Zang.

Comme mentionné ci-dessus, le nouveau développement peut être utilisé non seulement en médecine. Par exemple, cette technologie aidera à distinguer l'image originale d'un faux, à déterminer la concentration de toxines dans l'air ou l'eau, à déterminer les composants constitutifs d'une arme chimique lors de son utilisation.

Maintenant, les scientifiques du groupe de projet sont engagés dans diverses études dans le domaine de la nanophotonique, de la biophotonique, de l'étude des matériaux hybrides et de leurs dérivés, des fibres optiques non linéaires et, des métamatériaux, des optofluides et bien plus encore. Grâce au travail de spécialistes étudiant les industries connexes, il est devenu possible de créer une puce SERS universelle.

Source: https://habr.com/ru/post/fr381199/