Biotechnologistes, physiciens, et des chercheurs médicaux de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ont développé une technologie pour l'imagerie microscopique des organismes vivants. Un microscope multiphotonique miniaturisé, qui pourrait être utilisé dans un endoscope à l'avenir, excite les propres molécules du corps à illuminer et permet d'imager les cellules et les structures tissulaires sans utiliser d'agents de contraste synthétiques. Les résultats ont maintenant été publiés dans la célèbre revue Sciences avancées .

Laser utilisé pour illuminer les molécules

Il est souvent nécessaire d'examiner des échantillons de tissus au microscope pour diagnostiquer des maladies. Il s'agit de prélever de tels échantillons par coloscopie, par exemple, et l'application d'agents de contraste pour distinguer efficacement différents types de tissus. Biotechnologistes, les physiciens et les chercheurs en médecine de la FAU ont maintenant mis au point un processus qui pourrait grandement simplifier les examens du côlon et d'autres organes. Ils ont miniaturisé la microscopie multiphotonique au point de permettre son utilisation dans les endoscopes. « Un microscope multiphotonique émet des impulsions laser focalisées à très haute intensité pendant une durée extrêmement courte, " explique le Prof. Dr. Dr. Oliver Friedrich de la Chaire de biotechnologie médicale. " Au cours de ce processus, deux photons ou plus interagissent simultanément avec certaines molécules du corps, ce qui les éclaire."

La microscopie multiphotonique offre des avantages décisifs par rapport aux méthodes conventionnelles. Les patients n'ont pas besoin de prendre des agents de contraste synthétiques pour l'imagerie de parties du tissu conjonctif car les propres marqueurs du corps s'illuminent en raison de l'excitation par les photons. En outre, le laser multi-photons pénètre profondément dans les cellules, par exemple dans les parois du côlon, et fournit des images tridimensionnelles à haute résolution de tissus vivants, alors que la coloscopie conventionnelle est limitée aux images de la surface du côlon. La procédure pourrait compléter les biopsies ou même les rendre superflues dans certains cas.

Technologie multi-photons dans un appareil portable

Les microscopes multiphotoniques sont déjà utilisés dans des applications médicales, surtout à la surface de la peau. Par exemple, les dermatologues les utilisent pour rechercher un mélanome malin. Le défi pour l'utilisation de ces microscopes dans les examens endoscopiques est la taille des composants techniques. Les chercheurs de la FAU ont maintenant réussi à loger l'ensemble du microscope et du laser femtoseconde dans un boîtier compact, un appareil portable. L'objectif est logé dans une canule de 32 millimètres de long et de 1,4 millimètre de diamètre. Le point focal peut être réglé électroniquement pour faire varier la pénétration optique. Un prisme est situé sur la pointe de l'aiguille permettant une vue latérale dans le côlon, ce qui signifie que diverses images rotationnelles du tissu peuvent être réalisées à partir de la même position.

Dans les expériences actuelles sur les petits animaux, la lumière émise par le laser est transmise via un système rigide. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour intégrer le système dans un endoscope. "Des fibres de cristal photonique spéciales sont nécessaires pour guider les impulsions laser, " dit Friedrich. " De plus, en plus de l'objectif, l'ensemble du mécanisme de balayage doit être miniaturisé pour permettre son intégration dans un endoscope flexible."

Atlas d'organes multiphotoniques et pathologies

La microendoscopie multiphotonique n'est pas seulement utile pour examiner le côlon. Il pourrait également être utilisé dans d'autres zones du corps comme dans la bouche et la gorge ou dans la vessie. L'objectif de la nouvelle méthode est de permettre au médecin de détecter si les cellules d'organes et des parties de la paroi cellulaire ont changé à l'échelle micrométrique. Les processus de teinture complexes et les biopsies chronophages peuvent ainsi être limités. L'équipe du professeur Friedrich a pour objectif de fournir aux médecins une base de données d'images fournissant un « atlas » multiphotonique d'organes et de diverses maladies.