Il y a trois ans, Arthur Ashkin a remporté le prix Nobel pour l'invention de la pince à épiler optique, qui utilisent la lumière sous la forme d'un faisceau laser à haute puissance pour capturer et manipuler les particules. Malgré sa création il y a des décennies, les pincettes optiques conduisent encore à des avancées majeures et sont largement utilisées aujourd'hui pour étudier les systèmes biologiques.

Cependant, les pincettes optiques ont des défauts. L'interaction prolongée avec le faisceau laser peut altérer les molécules et les particules ou les endommager avec une chaleur excessive.

Des chercheurs de l'Université du Texas à Austin ont créé une nouvelle version de la technologie de pince à épiler optique qui résout ce problème, un développement qui pourrait ouvrir les outils déjà très appréciés à de nouveaux types de recherche et simplifier les processus pour les utiliser aujourd'hui.

L'avancée qui évite ce problème de surchauffe vient de la combinaison de deux concepts :l'utilisation d'un substrat composé de matériaux qui se refroidissent lorsqu'on les éclaire (dans ce cas, un laser); et un concept appelé thermophorèse, un phénomène dans lequel les particules mobiles graviteront généralement vers un environnement plus frais.

Les matériaux plus froids attirent les particules, les rendant plus faciles à isoler, tout en les protégeant de la surchauffe. En résolvant le problème de la chaleur, les pincettes optiques pourraient devenir plus largement utilisées pour étudier les biomolécules, ADN, maladies et plus encore.

"La pince à épiler optique présente de nombreux avantages, mais ils sont limités car chaque fois que la lumière capture des objets, ils chauffent, " a déclaré Yuebing Zheng, l'auteur correspondant d'un nouvel article publié dans Avancées scientifiques et professeur agrégé au Département de génie mécanique de Walker. "Notre outil répond à ce défi critique; au lieu de chauffer les objets piégés, nous les avons contrôlés à une température plus basse."

Les pincettes optiques font la même chose que les pincettes ordinaires :ramasser de petits objets et les manipuler. Cependant, les pincettes optiques fonctionnent à une échelle beaucoup plus petite et utilisent la lumière pour capturer et déplacer des objets.

L'analyse de l'ADN est une utilisation courante des pincettes optiques. Mais pour cela, il faut attacher des billes de verre de taille nanométrique aux particules. Ensuite, pour déplacer les particules, le laser est braqué sur les billes, pas les particules elles-mêmes, car l'ADN serait endommagé par l'effet chauffant de la lumière.

"Lorsque vous êtes obligé d'ajouter plus d'étapes au processus, vous augmentez l'incertitude parce que maintenant vous avez introduit quelque chose d'autre dans le système biologique qui peut l'affecter, " a déclaré Zheng.

Cette nouvelle version améliorée de la pince à épiler optique élimine ces étapes supplémentaires.

Les prochaines étapes de l'équipe comprennent le développement de systèmes de contrôle autonomes, les rendant plus faciles à utiliser pour les personnes sans formation spécialisée et étendant les capacités de la pince à épiler à manipuler les fluides biologiques tels que le sang et l'urine. Et ils travaillent pour commercialiser la découverte.

Zheng et son équipe ont beaucoup de variété dans leurs recherches, mais tout est centré sur la lumière et son interaction avec les matériaux. En raison de cette focalisation sur la lumière, il a suivi de près, et utilisé, pinces optiques dans ses recherches. Les chercheurs connaissaient la thermophorèse et espéraient pouvoir la déclencher avec des matériaux plus froids, qui attirerait en fait des particules vers le laser pour simplifier l'analyse.