Pour marquer exactement un point de référence d'heure de début, une impulsion laser ultraviolette (avec une longueur d'onde de 375 nm) est tirée le long d'un guide d'ondes optique et dans le canal. Là, l'impulsion frappe une molécule fluorescente chimiquement protégée (« mise en cage ») se déplaçant dans le flux. "La molécule ne peut pas devenir fluorescente tant que nous ne l'avons pas activée avec l'impulsion UV, " Cooksey a dit. " Cela, en effet, active la molécule lorsque sa cage est détruite par le laser. À ce moment, la molécule devient sensible à l'excitation par la lumière."

Une fois que la molécule activée a parcouru 250 micromètres - environ l'épaisseur d'une carte à jouer - en aval dans le canal, il croise le trajet d'un laser bleu (488 nm).

La molécule absorbe la lumière bleue et émet immédiatement de la lumière verte (520 nm). Cette émission descend d'un guide d'ondes jusqu'à un wattmètre optique qui mesure en continu les changements d'intensité de la lumière émise à un taux de 250, 000 fois par seconde.

Les signaux d'émission sont comparés à la synchronisation des impulsions d'activation initiales pour déterminer l'intervalle écoulé. Plus le débit est rapide, moins de temps entre l'activation et l'émission.

Le débit est déduit de mesures minutieuses du temps entre les impulsions laser et les dimensions du canal, et ces mesures sont affinées avec des calculs du modèle d'écoulement entre les mesures d'activation et d'émission. Par conséquent, le débitmètre ne nécessite pas d'étalonnage à l'aide d'un étalon de débit indépendant. En outre, elle est plus sensible que la plupart des technologies conventionnelles, et fournit des données en temps réel continues avec une résolution de l'ordre de 1 milliseconde.

L'invention est également capable de servir de cytomètre en flux - un dispositif qui compte, ou d'autres mesures, propriétés des cellules biologiques dans un courant de fluide. Il existe de nombreuses façons de concevoir des cellules afin qu'elles contiennent des « biomarqueurs » fluorescents de divers types, qui peuvent être mesurés lorsqu'ils passent devant les détecteurs du dispositif NIST.

"C'est ce que nous essayons de construire en plus de la mesure de débit de précision - une plate-forme pour les mesures biologiques de nouvelle génération, " Cooksey a dit. " Par exemple, en raison de la synchronisation précise intégrée dans le système, nous pouvons mener des études « time-lapse » du métabolisme cellulaire, où les cellules sont chargées de matériaux fluorescents dont l'émission change proportionnellement à leur métabolisme."

Ces informations seront utiles pour les études sur le cancer, car les cellules cancéreuses sont connues pour avoir des taux de métabolisme élevés. "On pourrait faire autant de mesures qu'on veut en aval, " a déclaré Cooksey. " Nous pourrions utiliser 10 de ces points d'interrogation optique, chacun séparé par, dire, 100 millisecondes, et suivre la baisse du rendement lumineux dans chaque cellule au fil du temps."

Alternativement, Cooksey a dit, ils pourraient également étudier l'afflux de calcium. "De nombreux types de cellules utilisent le calcium pour la signalisation, donc si nous chargeons la cellule avec un colorant sensible au calcium, le colorant réagira à mesure que la concentration de calcium change.

Cela nous permettrait d'observer les changements en temps réel dans des fonctions telles que la communication neuronale ou le déclenchement de la mort cellulaire programmée."

Une demande de brevet provisoire, marquant le début du processus de brevet, a été déposé.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation du NIST. Lisez l'histoire originale ici.