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    La nouvelle technique de bio-imagerie est rapide et économique

    Une nouvelle méthode rapidement, économiquement, et suit avec précision plusieurs interactions in vivo. Crédit :Institut polytechnique Rensselaer

    Une nouvelle approche de l'imagerie optique permet de surveiller rapidement et économiquement de multiples interactions moléculaires dans une vaste zone de tissu vivant, comme un organe ou un petit animal ; technologie qui pourrait avoir des applications dans le diagnostic médical, chirurgie guidée, ou des tests de dépistage précliniques. La méthode, qui est détaillé dans Photonique de la nature , est capable de suivre simultanément 16 couleurs d'informations liées spatialement sur une zone couvrant plusieurs centimètres, et peut capturer des interactions qui se produisent en quelques milliardièmes de seconde.

    "Nous avons développé un moyen intelligent d'acquérir une quantité massive d'informations en peu de temps, " a déclaré Xavier Intes, professeur de génie biomédical à l'Institut polytechnique Rensselaer. "Notre approche est plus rapide et moins coûteuse que la technologie existante sans aucun compromis sur la précision des données que nous acquérons."

    Comme son nom l'indique, l'imagerie optique utilise la lumière pour étudier une cible. Dans les applications biomédicales, l'imagerie optique présente de nombreux avantages par rapport aux techniques telles que l'IRM et la TEP, qui utilisent le magnétisme et les émissions de positons pour acquérir des images à l'intérieur des tissus vivants.

    La méthode développée par le laboratoire Intes utilise des techniques d'imagerie optique avancées (imagerie par fluorescence à vie couplée à un transfert d'énergie par résonance) pour révéler l'état moléculaire des tissus. En imagerie de durée de vie en fluorescence (FLIM), les molécules d'intérêt sont marquées avec des molécules fluorescentes "reporter" qui, lorsqu'il est excité par un faisceau de lumière, émettent un signal lumineux avec une certaine couleur au fil du temps qui indique leur environnement immédiat. Les molécules rapporteurs peuvent être réglées pour offrir des informations sur les facteurs environnementaux tels que la viscosité, pH, ou la présence d'oxygène. FLIM est idéal pour les tissus épais d'un corps car il repose sur des informations temporelles, plutôt que l'intensité lumineuse, qui se dégrade considérablement au fur et à mesure qu'il traverse les tissus. Les chercheurs ont également utilisé le transfert d'énergie par résonance de Forster (FRET), qui détermine la proximité étroite entre deux molécules étiquetées de manière similaire - comme un médicament et sa cible - sur la base d'un transfert d'énergie qui se produit uniquement lorsque les molécules étiquetées sont délivrées dans les cellules malades pour une efficacité thérapeutique maximale.

    Cependant, tandis que la méthode FLIM-FRET génère un signal riche en informations, la collecte rapide et économique de ce signal est problématique. Les méthodes actuelles reposent sur des caméras coûteuses, qui ne peut imager qu'un seul reporter à la fois, et la numérisation du sujet peut prendre des heures car la caméra collecte des informations dans tout son champ de vision.

    Pour surmonter cet obstacle, les chercheurs ont renoncé aux caméras et ont utilisé à la place une méthode de détection à un seul pixel combinée à une technique d'échantillonnage mathématique (basée sur une transformée de Hadamard) qui leur a permis de collecter suffisamment d'informations pertinentes en 10 minutes pour construire une image précise. La méthode de détection peut collecter des informations sur 16 canaux spectraux simultanément, et trois dispositifs de détection positionnés autour de l'échantillon ont fourni des informations spatiales utilisées pour construire une image tridimensionnelle.

    "C'est une nouvelle plateforme, une nouvelle option en macroscopie, et nous pensons qu'il aura du succès dans de multiples applications dans le domaine biomédical, " dit Intès.

    La recherche d'Intes est rendue possible par la vision de The New Polytechnic, un paradigme émergent pour l'enseignement supérieur qui reconnaît que les défis et les opportunités mondiaux sont si grands qu'ils ne peuvent pas être traités de manière adéquate même par la personne la plus talentueuse travaillant seule. Rensselaer sert de carrefour pour la collaboration—travaillant avec des partenaires de toutes les disciplines, secteurs, et les régions géographiques—pour relever des défis mondiaux complexes, en utilisant les outils et technologies les plus avancés, dont beaucoup sont développés à Rensselaer. La recherche à Rensselaer aborde certains des défis technologiques les plus urgents au monde, de la sécurité énergétique et du développement durable à la biotechnologie et à la santé humaine. Le New Polytechnic est transformateur dans l'impact mondial de la recherche, dans sa pédagogie innovante, et dans la vie des étudiants de Rensselaer.

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