Image nano-lentille du virus de la grippe H1N1 :détection holographique super-résolue par pixel sans lentille des virus individuels de la grippe A (H1N1). La barre d'échelle indique 10 micromètres.
(Phys.org)—En utilisant de minuscules lentilles liquides qui s'auto-assemblent autour d'objets microscopiques, une équipe de la Henry Samueli School of Engineering and Applied Science de l'UCLA a créé une méthode de microscopie optique qui permet aux utilisateurs de voir directement des objets plus de 1, 000 fois plus petit que la largeur d'un cheveu humain.
Couplé à des techniques de reconstruction informatique sur ordinateur, cette plate-forme portable et économique, qui a un large champ de vision, peut détecter des virus individuels et des nanoparticules, ce qui le rend potentiellement utile dans le diagnostic des maladies dans les lieux de soins ou dans les zones où les ressources médicales sont limitées.
La microscopie électronique est l'une des normes de référence actuelles pour la visualisation d'objets à l'échelle nanométrique. Cette technologie utilise un faisceau d'électrons pour décrire la forme et la structure d'objets à l'échelle nanométrique. D'autres techniques basées sur l'imagerie optique sont également utilisées, mais tous sont relativement encombrants, nécessitent du temps pour la préparation et l'analyse des échantillons, et ont un champ de vision limité, généralement inférieur à 0,2 millimètre carré, ce qui peut rendre la visualisation des particules dans une population clairsemée, telles que de faibles concentrations de virus, difficile.
Pour surmonter ces problèmes, l'équipe de l'UCLA, dirigé par Aydogan Ozcan, professeur agrégé de génie électrique et de bio-ingénierie, a développé la nouvelle plate-forme de microscopie optique en utilisant des lentilles nanométriques qui collent aux objets à imager. Cela permet aux utilisateurs de voir des virus uniques et d'autres objets d'une manière relativement peu coûteuse et permet le traitement d'un volume élevé d'échantillons.
Utilisation du microscope à nano-lentille. (A) Le montage expérimental. (B) Modèle numérique et images au microscope électronique à balayage de la bille uniquement, et la configuration perle-nano-lentille. (C) Étapes de la préparation de l'échantillon.
"Ce travail démontre une technique à haut débit et rentable pour détecter des particules ou des virus inférieurs à 100 nanomètres sur de très grandes zones d'échantillons, " dit Ozcan, qui est également membre du California NanoSystems Institute et occupe un poste de professeur au département de chirurgie de la David Geffen School of Medicine de l'UCLA. "Il est rendu possible par une combinaison unique de chimie de surface et d'imagerie informatique."
L'équipe comprenait également les auteurs principaux Onur Mudanyali et Euan McLeod, les deux boursiers postdoctoraux de l'UCLA dans le laboratoire de recherche en biophotonique d'Ozcan ; Wei Luo, Alon Greenbaum et Ahmet F. Coskun, Étudiants diplômés de l'UCLA membres du laboratoire d'Ozcan ; et Yves Hennequin et Cédric P. Allier, collaborateurs du CEA-Leti, un institut de recherche basé en France.
À des échelles inférieures à 100 nanomètres, la microscopie optique devient un défi en raison de ses faibles niveaux de signal lumineux. En utilisant une composition liquide spéciale, lentilles nanométriques, qui sont généralement plus minces que 200 nanomètres, s'auto-assembler autour d'objets sur un substrat de verre.
Trois colonnes de gauche :détection holographique super-résolue de pixels sans lentille de virus individuels de la grippe A (H1N1). En comparaison, colonne de droite :images d'objectif à immersion dans l'huile en champ clair des virus H1N1, et une seule image au microscope électronique à balayage d'un H1N1.
Une simple source de lumière, comme une diode électroluminescente (LED), est ensuite utilisé pour éclairer l'ensemble objet nano-lentille. En utilisant un réseau de capteurs à base de silicium, que l'on trouve également dans les appareils photo des téléphones portables, des hologrammes sans lentille des nanoparticules sont détectés. Les hologrammes sont ensuite reconstruits rapidement à l'aide d'un ordinateur personnel pour détecter des nanoparticules uniques sur un substrat de verre.
Les chercheurs ont utilisé la nouvelle technique pour créer des images de nanoparticules de polystyrène uniques, ainsi que les adénovirus et les particules virales de la grippe H1N1.
Bien que la technique n'offre pas la haute résolution de la microscopie électronique, il a un champ de vision beaucoup plus large - plus de 20 millimètres carrés - et peut être utile pour trouver des objets à l'échelle nanométrique dans des échantillons peu peuplés.
La recherche est publiée en ligne dans la revue Photonique de la nature .
