Les chercheurs ont développé un système extrêmement sensible, méthode optique pourtant simple pour détecter le formaldéhyde dans l'haleine d'une personne. Parce que le formaldéhyde est à l'étude en tant que biomarqueur potentiel du cancer du poumon et du sein, la nouvelle méthode pourrait un jour conduire à un moyen peu coûteux et rapide de dépister le cancer.

« La mesure des biomarqueurs dans l'air expiré est non invasive, indolore et rapide et pourrait être utilisé pour dépister le cancer même à des stades très précoces de la maladie, ce qui est crucial pour un traitement réussi, " a déclaré le chef de l'équipe de recherche Mateusz Winkowski de l'Université de Varsovie en Pologne. " La méthode optique que nous avons développée pourrait rendre ce type de mesure plus pratique et moins coûteux. "

Dans la revue The Optical Society (OSA) Optique Biomédicale Express , Winkowski et Tadeusz Stacewicz montrent que leur nouvelle méthode de détection optique basée sur la spectroscopie multipasse peut détecter la présence d'une molécule de formaldéhyde dans un million de particules d'air, ou 1 partie par million, même en présence de gaz pouvant interférer avec les mesures optiques.

"Notre rêve est de construire un jour un appareil de table qui serait peu coûteux et pourrait être utilisé pour le dépistage du cancer dans n'importe quelle salle de consultation médicale, " a déclaré Winkowski. " Lors d'un examen médical de base, le patient pourrait souffler dans l'appareil, et en une minute, le médecin saurait si le patient pourrait avoir besoin d'examens conventionnels supplémentaires."

Augmenter la sensibilité

La spectroscopie peut être utilisée pour identifier la composition chimique d'une substance en mesurant la couleur de la lumière absorbée ou émise par un échantillon. Une approche de spectroscopie connue sous le nom de multipasse est utile pour détecter de faibles concentrations de molécules de gaz car elle augmente le degré d'interaction de la lumière avec l'échantillon. Cette configuration utilise une cellule expérimentale avec un miroir à chaque extrémité. Un laser introduit à travers un petit trou dans un miroir rebondit ensuite dans la cellule, créant des longueurs d'interaction des dizaines ou des centaines de fois la longueur de la cellule.

Lorsque vous essayez de détecter des concentrations extrêmement faibles, le bruit peut être un problème avec la spectroscopie multipasse. En effet, les multiples faisceaux laser créent un type d'interférence optique appelée interférence de frange qui diminue la sensibilité et rend impossible la détermination précise de la concentration de biomarqueur. Pour réduire cette interférence optique, les chercheurs ont développé une méthode appelée extinction optique des franges.

Pour la nouvelle technique de trempe optique des franges, les chercheurs changent légèrement, ou moduler, l'émission du laser sur une gamme de longueurs d'onde et ensuite faire la moyenne de la lumière émise par l'échantillon sur ces longueurs d'onde. Cela permet d'éliminer suffisamment les interférences optiques pour permettre la détection du formaldéhyde. Les chercheurs ont également sélectionné une plage spectrale et une pression d'échantillon qui ont permis de réduire les interférences d'autres constituants trouvés dans les échantillons d'haleine.

Détection optique du formaldéhyde

Les chercheurs ont testé leur nouvelle approche en utilisant des mélanges artificiels calibrés de formaldéhyde dans l'air. Leurs résultats ont montré que l'approche était plus que suffisante pour détecter le formaldéhyde dans l'haleine à des niveaux qui pourraient indiquer la présence d'une maladie.

"Notre technique d'extinction des franges optiques peut être utilisée pour améliorer tout système optique utilisant une cellule multipasse, ", a déclaré Winkowski. "Il pourrait également être utile pour mesurer le gaz de formaldéhyde émis par les matériaux ménagers ou les sources industrielles afin de mieux comprendre ses effets sur la santé humaine."

Prochain, les chercheurs prévoient de tester la capacité de leur approche d'analyse à mesurer l'éthane dans l'haleine. Les résultats de l'étude ont suggéré que l'éthane pourrait également être utilisé comme biomarqueur du cancer et d'autres maladies.