Des scientifiques de l'EPFL ont développé une méthode pour augmenter la sensibilité des tests de détection rapide comme ceux utilisés pour le nouveau coronavirus. Les résultats de leur étude de faisabilité viennent d'être publiés dans Lettres nano .

Les tests de grossesse et les tests de détection rapide du nouveau coronavirus fonctionnent de la même manière. Ils contiennent une surface, généralement en métal, sur laquelle des nanocapteurs chimiques détectent des composés spécifiques dans un échantillon d'urine, de la salive ou du sang qui indiquent la présence d'une protéine donnée ou d'une partie d'un virus. "Les tests se révèlent positifs si leurs capteurs entrent en contact avec le composé cible, " dit Olivier Martin, responsable du Laboratoire de nanophotonique et métrologie de l'EPFL, au sein de l'école d'ingénieurs.

Ce mécanisme biologique est invisible à l'œil nu, mais la façon dont le métal est structuré le rend capable d'interagir avec la lumière, créant des perturbations dans le mouvement de la lumière. "Ces perturbations sont ce qui nous dit qu'un capteur sur la surface métallique est entré en contact avec le composé cible, " dit Martin. " Le processus crée une onde optique, qui se propage et apparaît comme une ligne rouge sur un test de grossesse, par exemple." Son équipe a travaillé avec des scientifiques du Laboratoire des systèmes bionophotoniques de l'EPFL, dirigé par Hatice Altug, rendre la technologie plus sensible et plus efficace. Leurs conclusions viennent d'être publiées dans Lettres nano .

Utiliser le silicium comme caisse de résonance

Pour mener leurs expériences, les scientifiques ont utilisé de l'aluminium pour la surface métallique sur laquelle les nanocapteurs sont placés. Juste en dessous de l'aluminium, ils ont ajouté une couche de silicium, qui ne conduit pas l'électricité. "Le silicium agit comme une caisse de résonance, " dit Martin. " Imaginez une timbale - sa surface vibre quand un batteur la frappe, et c'est la caisse de résonance en dessous qui nous permet d'entendre les vibrations. Dans notre système, la couche de silicium sert de résonateur et amplifie la réaction du métal, rendre le système plus sensible. Cela signifie que nous pouvons détecter des protéines plus petites ou de plus petites concentrations de virus."

Un sandwich nanométrique

Leur système de type sandwich fonctionne à l'échelle nanométrique. Mais pourquoi ont-ils décidé de développer une telle technologie miniature ? "Nous devons opérer à la même échelle que les objets que nous voulons détecter - dans ce cas, protéines et virus. Aussi, la réponse optique est différente selon l'échelle que nous utilisons. Une barre d'argent peut nous paraître grise, mais à l'échelle nanométrique, les particules d'argent apparaissent en fait bleues, " dit Martine.

C'est la première fois que des scientifiques mettent au point un système de test médical en couplant un métal avec un isolant électrique. "Nous avons des formules pour concevoir des nanostructures pour les métaux et pour les matériaux diélectriques, mais nous devons encore en trouver un qui combine les deux, " déclare Martin. " Développer notre technologie sandwich a été un véritable défi. Ensuite, nous prévoyons d'expérimenter avec d'autres métaux, ce qui donnera lieu à de nouveaux défis. Nous devons également optimiser la structure de notre appareil afin que la résonance optique soit la plus forte possible."