(PhysOrg.com) -- Rohit Bhargava de l'Université de l'Illinois a mis au point une nouvelle classe intrigante de sondes moléculaires pour la recherche biomédicale appelée nanoLAMP. Contrairement à la plupart des sondes utilisées en biomédecine ou dans d'autres types de recherche, elles ne nécessitent pas de colorants ni de fluorescence mais, comme une lampe de maison ordinaire, ils ont besoin d'un interrupteur pour éclairer le monde moléculaire.

Bhargava et ses collaborateurs ont développé les nanoLAMPs, qui signifie Nano-Layered Metal-dielectric Particles, pour résoudre un problème en recherche biomédicale :l'incapacité de mesurer plusieurs molécules simultanément avec un degré élevé de précision et de fiabilité.

"Cette méthode, en principe, nous permettra d'imager quantitativement des centaines d'espèces moléculaires à partir d'une seule molécule jusqu'à n'importe quelle limite, », a déclaré Bhargava.

En outre, différentes molécules rapporteurs peuvent être intégrées dans les nanoLAMPs, offrant la possibilité d'obtenir des résultats différents et une autre raison pour laquelle les sondes ont un si grand potentiel pour une utilisation dans la recherche biomédicale, notamment à des fins d'imagerie biomédicale.

« Nous avons une capacité presque illimitée avec cette conception à mettre n'importe quelle molécule et à l'utiliser comme marqueur, " dit Bhargava, chercheur au Beckman Institute de l'Illinois. "Nous n'avons pas besoin que ce soit un colorant ou une molécule fluorescente, mais juste besoin de changer la structure moléculaire du journaliste.

Le groupe de Bhargava a publié le premier article sur la méthode le 3 août numéro 2010 de la Actes de l'Académie nationale des sciences . La nouvelle méthode utilise une technique spectroscopique existante appelée diffusion Raman améliorée en surface (SERS) et utilise des particules métal-diélectriques nano-couches qui s'allument lorsqu'elles sont exposées à la lumière laser.

Bhargava a déclaré que l'aspect révolutionnaire de cette méthode est qu'elle est capable de surmonter les lacunes trouvées dans le SERS grâce à la conception de la structure à l'échelle nanométrique des LAMP en utilisant la théorie électromagnétique classique et des stratégies informatiques avancées.

Les nanoLAMPS ont été créées avec un concentrique unique, structure multi-coquilles qui permet d'affiner le champ électrique entourant une molécule. Ils ont appliqué la théorie électromagnétique fondamentale pour prédire le champ électrique, puis utilisé des algorithmes et la puissance de calcul du National Center for Supercomputing Applications (NCSA) de l'Illinois pour optimiser les structures pour l'amélioration Raman.

« C'est une conception intelligente de nanostructures basée sur une physique très fondamentale, », a déclaré Bhargava.

Les nanoLAMPS ont également l'avantage d'éliminer les effets chimiques observés avec les techniques d'amélioration SERS, permettant une modélisation plus précise.

"La partie unique dans cet article est que nous avons complètement ignoré l'amélioration chimique en découplant la molécule de la surface, », a déclaré Bhargava. "Au lieu, nous incorporons la molécule dans la couche diélectrique entre les couches métalliques. En conséquence, très, très peu de molécules sont en fait même proches de la surface; ils sont tous dans la couche diélectrique. Cela signifie que nous pouvons éliminer complètement l'effet chimique et ne compter que sur l'effet électromagnétique pour l'amélioration. »

Les nanoLAMPs ont un lien de reconnaissance qui relie la molécule cible à la multi-coque, structure semblable à un oignon contenant la molécule rapporteur. Une lumière laser est utilisée pour exciter les nanoparticules et acquérir des signaux de la molécule cible. Les nanoLAMPs peuvent produire des mesures quantitatives à partir d'une seule molécule ou de centaines de molécules, et de plusieurs espèces. Les particules utilisées sont conçues pour être stables et ne se décomposeront pas dans le temps, et différents métaux ou même colorants peuvent y être utilisés.

« C'est une plate-forme incroyablement flexible, », a déclaré Bhargava. "Il vous permet d'imager n'importe quelle espèce moléculaire, présente de nombreuses voies de fabrication, et vous pouvez mettre n'importe quel colorant que vous aimez, tout journaliste, utilisez presque tous les métaux que vous aimez.

Bhargava a déclaré que l'acronyme LAMPs est approprié.

« Les lampes éclairent le chemin pour « voir » les molécules et la capacité est toujours allumée, mais vous devez le frapper avec un faisceau de lumière pour obtenir une réponse, " il a dit. "C'est comme actionner un interrupteur lorsque vous braquez un laser dessus."