Un mince, un film étirable qui enroule les ondes lumineuses comme un Slinky pourrait un jour conduire à plus de précision, suivi moins coûteux pour les survivants du cancer.

Les ingénieurs chimistes de l'Université du Michigan qui ont développé le film affirment qu'il pourrait aider les patients à obtenir un meilleur traitement de suivi en perturbant moins leur vie quotidienne.

Le film offre un moyen plus simple, moyen plus rentable de produire une lumière polarisée circulairement, un ingrédient essentiel dans le processus qui pourrait éventuellement fournir un avertissement précoce de la récidive du cancer. Le film est détaillé dans un article publié en ligne dans Matériaux naturels .

« Une surveillance plus fréquente pourrait permettre aux médecins de détecter plus tôt une récidive du cancer, pour surveiller plus efficacement l'efficacité des médicaments et donner aux patients une meilleure tranquillité d'esprit. Ce nouveau film peut aider à y arriver, " a déclaré Nicolas Kotov, le professeur d'ingénierie Joseph B. et Florence V. Cejka.

La polarisation circulaire est similaire à la version linéaire qui est courante dans des choses comme les lunettes de soleil polarisées. Mais au lieu de polariser la lumière en une onde bidimensionnelle, la polarisation circulaire l'enroule en une forme d'hélice tridimensionnelle qui peut tourner dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse.

La polarisation circulaire est invisible à l'œil nu, et c'est rare dans la nature. Cela le rend utile dans un processus de détection du cancer en devenir qui semble être en mesure de détecter les signes révélateurs de la maladie dans le sang. Actuellement en phase de recherche, le processus nécessite de grandes, machines coûteuses pour générer la lumière polarisée circulairement. Kotov pense que le nouveau film pourrait fournir un moyen moins coûteux d'induire la polarisation.

Le processus de détection identifie les biomarqueurs (morceaux de protéines et fragments d'ADN) présents dans le sang dès les premiers stades de la récidive du cancer. Cela commence par des particules biologiques synthétiques conçues pour attirer ces biomarqueurs. Les particules sont d'abord recouvertes d'une couche réfléchissante qui réagit à la lumière polarisée circulairement, puis ajouté à un petit échantillon de sang du patient. Les particules réfléchissantes se lient aux biomarqueurs naturels, et les cliniciens peuvent le voir lorsqu'ils examinent l'échantillon sous une lumière polarisée circulairement.

Kotov envisage que le film pourrait être utilisé pour fabriquer un appareil portable de la taille d'un smartphone capable d'analyser rapidement des échantillons de sang. Les appareils pourraient être utilisés par les médecins, ou potentiellement même à la maison.

"Ce film est léger, flexible et facile à fabriquer, " a-t-il dit. " Cela crée de nombreuses nouvelles applications possibles pour la lumière polarisée circulairement, dont la détection du cancer n'est qu'un exemple."

Un autre avantage clé est l'extensibilité du film. Des étirements légers provoquent des précisions, oscillations instantanées de la polarisation de la lumière qui la traverse. Cela peut changer l'intensité de la polarisation, modifier son angle ou inverser la direction de sa rotation. C'est une fonctionnalité qui pourrait permettre aux médecins de modifier les propriétés de la lumière, comme la mise au point d'un télescope, pour se concentrer sur une plus grande variété de particules.

Pour faire le film, l'équipe de recherche a commencé avec un rectangle de PDMS, le plastique souple utilisé pour les lentilles de contact souples. Ils ont tordu une extrémité du plastique à 360 degrés et ont serré les deux extrémités vers le bas. Ils ont ensuite appliqué cinq couches de nanoparticules d'or réfléchissantes - suffisamment de particules pour induire la réflectivité, mais pas assez pour empêcher la lumière de passer. Ils ont utilisé des couches alternées de polyuréthane transparent pour coller les particules au plastique.

"Nous avons utilisé des nanoparticules d'or pour deux raisons, " a déclaré Yoonseob Kim, un étudiant diplômé assistant de recherche en génie chimique. "D'abord, ils sont très bons pour polariser le type de lumière visible avec laquelle nous travaillions dans cette expérience. En outre, ils sont très doués pour s'auto-organiser en chaînes en forme de S dont nous avions besoin pour induire une polarisation circulaire."

Finalement, ils ont détordu le plastique. Le mouvement de détorsion a provoqué la déformation du revêtement de nanoparticules, formant des chaînes de particules en forme de S qui provoquent une polarisation circulaire de la lumière qui traverse le plastique. Le plastique peut être étiré et relâché des dizaines de milliers de fois, modifier le degré de polarisation lorsqu'il est étiré et revenir à la normale lorsqu'il est relâché encore et encore.

Un appareil disponible dans le commerce est probablement dans plusieurs années. Kotov envisage également l'utilisation d'une lumière polarisée circulairement pour la transmission de données et même d'appareils capables de courber la lumière autour d'objets, les rendant partiellement invisibles. U-M poursuit la protection par brevet de la technologie.