Illustrations et photographies du dispositif de microscopie à fluorescence rehaussée de surface pour téléphone portable. (a) Illustration 3D de la fixation du smartphone avec la vue en coupe de la platine d'échantillonnage interne. (b) Schéma de la configuration Kretschmann implémentée dans la pièce jointe du smartphone. (c, d) Photographies du plateau d'échantillons dans l'hémisphère et du substrat en argent mince, avant (c) et après (d) chargement du substrat revêtu d'argent sur l'hémisphère. (e, f) Photographies du prototype final de l'appareil à partir de différentes vues en perspective. Crédit:UCLA Ozcan Research Group
Une équipe internationale de chercheurs de l'Université de Californie, Los Angeles et l'Université de technologie de Braunschweig en Allemagne ont mis au point une approche visant à décupler la sensibilité des microscopes à fluorescence basés sur les smartphones par rapport aux microscopes portables basés sur les téléphones portables précédemment signalés. Il s'agit d'un développement important vers l'utilisation des téléphones portables pour l'étude microscopique avancée d'échantillons, détection de biomarqueurs de la maladie, suivi des maladies chroniques, et les diagnostics et tests moléculaires en général.
La fluorescence est l'une des modalités de détection prédominantes pour les outils de diagnostic moléculaire et les tests médicaux en raison de la sensibilité et de la spécificité qu'elle permet. Les techniques de microscopie et de détection basées sur les smartphones nécessitent une sensibilité de détection améliorée pour permettre la quantification de concentrations extrêmement faibles de molécules cibles, par exemple, biomarqueurs du cancer, des protéines pathogènes ou même de l'ADN. Par conséquent, ces résultats récents sur la microscopie à fluorescence améliorée à l'aide de téléphones mobiles sont particulièrement importants pour fournir une haute sensibilité, lecteurs mobiles et économiques pour les tests de diagnostic moléculaire, pouvant avoir un impact sur la santé mondiale et les applications au point de service.
L'amélioration de la sensibilité a été réalisée en plaçant des échantillons fluorescents sur un film d'argent mince. Bien que l'épaisseur du film d'argent soit d'environ 2, 000 fois plus fin qu'un cheveu humain, il suffit d'augmenter la force de la lumière d'excitation, en particulier à proximité des échantillons fluorescents. Ceci est réalisé en couplant l'énergie d'un faisceau optique en ondes plasmoniques (appelées polaritons de plasmons de surface) qui sont formées par des oscillations d'électrons dans le film d'argent. Cette amélioration optique basée sur la plasmonique a abouti à un microscope à fluorescence pour téléphone portable économique qui pèse environ 370 grammes, y compris le smartphone, et obtenu une détection reproductible de points quantiques uniques et aussi peu que ~50-80 fluorophores par spot d'échantillon. Par rapport aux microscopes à fluorescence de paillasse standard, cet appareil mobile est plus de 20 fois moins cher et plus léger.
« Nous sommes désormais capables de détecter quelques dizaines de fluorophores pour chaque spot échantillon à l'aide d'un microscope de poche à faible coût, activé par la plasmonique et les téléphones portables. Cela créera de nombreuses opportunités pour apporter des tests et des diagnostics moléculaires avancés pour s'attaquer aux problèmes de santé mondiaux, surtout dans les pays en développement, " dit Aydogan Ozcan, qui a dirigé l'équipe de recherche à l'UCLA et est professeur chancelier de génie électrique et de bio-ingénierie et directeur associé du California NanoSystems Institute (CNSI).
