Fig. 1. Un dessin schématique de la mesure de la solution à l'aide d'une puce microfluidique térahertz fabriquée. La puce est constituée d'une source ponctuelle de rayonnement THz local, un seul microcanal et quelques réseaux de résonateurs en anneau fendu. Les ondes THz sont générées en irradiant un faisceau laser depuis l'arrière du cristal et interagissent efficacement avec la solution circulant à l'intérieur du microcanal. L'image au microscope optique de la puce microfluidique fabriquée est également montrée. Crédit :Université d'Osaka
L'utilisation des ondes térahertz (THz) pour la biodétection fait actuellement l'objet d'une attention considérable. Les ondes THz sont capables de détecter les vibrations et les rotations moléculaires, sans utiliser d'étiquettes pouvant affecter les propriétés des substances d'intérêt.
Cependant, jusqu'à maintenant, la limite de diffraction des ondes THz et leur forte absorption par l'eau ont contraint cette technique.
Les dispositifs microfluidiques sont également des systèmes analytiques prometteurs en raison des faibles volumes d'échantillons nécessaires à la mesure des échantillons.
Un groupe de chercheurs de l'Université d'Osaka a maintenant développé une puce à cristal optique non linéaire (NLOC), qui combine des ondes THz avec un dispositif microfluidique, en utilisant la proximité étroite de la source d'onde THz et la solution d'intérêt dans un microcanal. Leurs travaux ont été publiés dans APL Photonics.
"En utilisant notre technique, nous avons pu détecter des concentrations en solution de plusieurs femtomoles dans des volumes inférieurs au nanolitre, ", a déclaré l'auteur correspondant Masayoshi Tonouchi. "Une telle détection à haute sensibilité sans avoir besoin de fragments de marquage a un grand potentiel pour les futures techniques cliniques à faible invasivité."
La détection précoce et rapide d'un certain nombre de maladies courantes devrait être l'une des principales applications de la technique. Cancer, Diabète, et le virus de la grippe pourrait potentiellement être détecté avec seulement de très petits volumes de liquide corporel, réduire la douleur et l'inconfort de nombreuses procédures exploratoires pour les patients. En outre, la technique permet d'analyser les cellules vivantes de manière non destructive, qui a de nombreux avantages potentiels dans la recherche.
Fig.2. Tracés du décalage de fréquence de résonance par rapport à la concentration minérale dans la quantité réelle de 318 picolitres d'eau minérale. En observant la quantité de décalage de la fréquence de résonance de l'eau pure, on constate que le soluté peut être détecté avec une sensibilité allant jusqu'à 31,8 femtomoles. Crédit :Université d'Osaka
La puce NLOC développée est capable de générer localement le rayonnement THz à proximité immédiate du dispositif à microcanal unique, l'amélioration de l'efficacité. La puce du capteur a été utilisée pour analyser les concentrations minérales en comparant les décalages de fréquence résultant de la présence d'ions à ceux de l'eau pure. En utilisant cette technique, ils ont déterminé une sensibilité de 31,8 femtomoles.
"Atteindre une sensibilité élevée sans avoir besoin d'une source optique ou THz haute puissance, sondes de champ proche ou prismes, ouvre de nombreuses possibilités, ", a déclaré l'auteur principal Kazunori Serita. "Nous sommes très enthousiastes quant au potentiel de nos découvertes pour conduire à une détection rapide et à la conception d'appareils compacts. En particulier, nous voyons nos résultats accélérer le développement de dispositifs de laboratoire sur puce THz."
Cette technologie hautement adaptable est susceptible de se répercuter dans de nombreux domaines de l'analyse et de la biochimie, ainsi que la biologie cellulaire, et la médecine clinique.
