Des chercheurs russes ont mis au point des capteurs holographiques qui pourraient être utilisés, entre autres, pour réaliser rapidement et à peu de frais certaines analyses, telle la teneur du sang en glucose, rapporte le site fian-inform.ru.
Des physiciens de l’Institut Lebedev (FIAN) de l’Académie des sciences de Russie et des médecins de l’Institut de recherche de médecine physico-chimique, dépendant de l’Agence fédérale chargée de la santé et du développement social, ont élaboré des capteurs holographiques pour diagnostiquer les concentrations de certains composants de solutions. La liste des diverses utilisations possibles de ces capteurs est assez longue, mais les chercheurs se sont fixé comme principal objectif de créer des plaquettes de test peu coûteuses, simples à utiliser, pour le diagnostic de la concentration de glucose dans le sang, qui est naturellement une procédure majeure pour le traitement des malades atteints du diabète sucré.
Les matrices holographiques (hologrammes de Denissiouk) se gonflent ou se compriment selon le degré d’humidité. Cela conduit à une modification de la longueur d’onde de la lumière qu’elles réfléchissent (et, par conséquent, à une modification de la couleur). Pendant près d’une cinquantaine d’années, on a considéré cela comme un inconvénient de l’image holographique. Mais, depuis quelques années, on tente d’exploiter à des fins d’analyse ce qui apparaissait auparavant comme un élément négatif. Pour ce faire, il est nécessaire d’introduire dans la matrice de l’hologramme des substances sensibles à la présence du composant testé : en fonction de la concentration dans la solution de ce composant, la plaquette elle-même se comportera différemment.
« Nous avons élaboré, conjointement avec des médecins, des matrices holographiques sur la base d’un hydrogel polymère – des copolymères d’acrylamide associés à des monomères solubles dans l’eau. Nous avons introduit dans la matrice des substances la rendant sensible à un paramètre de la solution, par exemple à l’acidité du milieu, ou à une substance telle que le glucose. Si l’on introduit une telle plaquette dans une solution où sont présents ces composants, la période de structure se modifie : soit la plaquette gonfle, soit, au contraire, elle se comprime. En conséquence, lorsque l’on éclaire l’hologramme en blanc, la longueur d’onde du rayonnement qu’il réfléchit se modifie. Et plus il y a de matière sur laquelle est bâtie la plaquette, et plus la longueur d’onde se déplace », explique Alexandre Kraïski, collaborateur senior du FIAN, responsable de ces travaux.
Le spectre de réflexion des capteurs mis au point est assez étroit – de l’ordre de quelques nanomètres. C’est pourquoi si la sensibilité à un composant donné est suffisante, la modification du spectre peut être déterminée très précisément par des spectromètres modernes de petite taille de faible résolution, et même visuellement dans certains cas.
Ces plaquettes peuvent être utilisées comme capteurs tant pour contrôler les conditions de transport et de conservation des vaccins, des sérums, des préparations fermentées, des produits alimentaires, que pour mettre en évidence la présence d’eau dans le kérosène. Les applications sont potentiellement très nombreuses. Mais les physiciens et les médecins ayant travaillé sur ce projet ont décidé de privilégier dans un premier temps le diagnostic de la concentration de glucose dans le sang.
« Les travaux sur le glucose présentent une particularité, poursuit Alexandre Kraïski. Si nous enregistrons un hologramme dans la couleur rouge, toutes les réponses, pratiquement, se situeront dans le domaine infrarouge. Mais si on l’enregistre dans une longueur d’onde plus courte, par exemple en employant un laser hélium-cadmium bleu, pour une sensibilité limite des hologrammes au glucose de 30 mmoles/l, tout l’éventail de concentration du glucose ou du plasma sanguin habituellement détecté dans le sang, de 0 à 10 mmoles/l, sera couvert dans une gamme de couleur visible. Autrement dit, il sera possible, à l’oeil nu, de voir si la concentration de glucose est normale ou non. »
Une autre propriété remarquable des capteurs holographiques est leur possibilité de tester simultanément plusieurs échantillons avec une seule plaquette. « Nous pouvons contrôler différentes réactions à l’aide d’une seule plaquette de test, précise Alexandre Kraïski. On peut le faire en associant l’hologramme à des appareils contenant des canaux microfluides. Il est alors possible de tester simultanément plusieurs échantillons, par exemple plusieurs prélèvements appartenant à des patients différents, ou de procéder à l’analyse de plusieurs composants biochimiques. Il est vrai que, dans ce dernier cas, il faudrait que l’on travaille encore sur le testeur lui-même. » Selon les premières estimations, il devrait être possible, sur un centimètre carré de capteur holographique, de réaliser simultanément une trentaine d’analyses.
Source: RIA Novosti
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