La sonde ultrasonique prototype peut produire une carte 3D révélant la rigidité et les caractéristiques spatiales des structures mesurées à l’échelle nanométrique
Des scientifiques de l’Université de Nottingham ont développé un capteur d’imagerie unique en son genre conçu pour être déployé à l’intérieur du corps humain pour créer des cartes 3D des structures cellulaires. Le dispositif prototype, qui combine des lasers et des ondes sonores dans une fibre optique pas plus épaisse qu’un cheveu humain, pourrait être utilisé en conjonction avec des endoscopes standard pour révéler des anomalies dans les cellules indiquant un cancer.
Décrite comme une première mondiale, la sonde ultrasonique à fibre optique développée par l’équipe de l’Université de Nottingham a été imaginée comme une solution clinique à certaines des lacunes de l’imagerie cellulaire. Cela nécessite actuellement des instruments scientifiques volumineux et complexes dans les laboratoires de recherche, et implique également souvent des étiquettes fluorescentes fabriquées avec des produits chimiques pouvant présenter un risque pour les cellules humaines à des doses suffisamment importantes.
«Des techniques capables de mesurer si une cellule tumorale est raide ont été réalisées avec des microscopes de laboratoire, mais ces outils puissants sont encombrants, immobiles et inadaptés aux contextes cliniques du patient», déclare le Dr Salvatore La Cavera III, membre de l’équipe, dans une capacité endoscopique est sur le point de faire ce saut.
L’image montre la sonde à ultrasons nouvellement développée aux côtés d’un centime américain pour l’échelle
Le capteur d’imagerie comporte une paire de lasers, dont l’un est converti en particules sonores haute fréquence appelées phonons par une couche métallique à l’extrémité de la fibre. Ces phonons sont pompés dans les tissus environnants, ce qui provoque une diffusion des ondes sonores qui entrent ensuite en collision avec le deuxième laser. En analysant ces collisions, le système peut recréer visuellement la forme de l’onde sonore itinérante, ce qui peut révéler des caractéristiques utiles sur les cellules qu’il a traversées.
De manière critique, cela inclut à la fois la géométrie et sa rigidité. De cette façon, l’équipe compare son nouvel outil à la façon dont les médecins pourraient ressentir physiquement les anomalies et la raideur sous la peau qui pourraient être le signe d’un cancer. Sa sonde à ultrasons, cependant, peut produire une carte 3D révélant la rigidité et les caractéristiques spatiales des structures mesurées à l’échelle nanométrique avec des détails similaires, voire supérieurs, à ceux des images microscopiques.
Cartes 3D de cellules biologiques modèles construites avec le nouveau capteur à ultrasons (en bas) par rapport aux images de microscope traditionnelles (en haut)
Selon les scientifiques, le minuscule appareil d’imagerie peut être monté sur une seule fibre optique ou intégré dans les paquets de 10 à 20 000 fibres utilisés dans les endoscopes conventionnels. Ces appareils sont constitués de tubes minces équipés de lumières et de caméras qui peuvent être insérés dans le corps pour rechercher des signes de maladie, et l’équipe espère qu’en les combinant avec leur nouvelle sonde, ils pourront ouvrir de nouvelles possibilités dans le domaine du diagnostic clinique.
«Nous pensons que la capacité du système à mesurer la rigidité d’un échantillon, sa biocompatibilité et son potentiel endoscopique, tout en accédant à l’échelle nanométrique, sont ce qui le distingue», déclare le Dr Salvatore La Cavera III. la technologie pour de futures mesures à l’intérieur du corps; vers l’objectif ultime des diagnostics mini-invasifs au point de service. »
L’équipe explore maintenant le potentiel de l’outil autour des applications d’imagerie cellulaire et tissulaire, mais imaginez qu’il pourrait également avoir une valeur dans la fabrication de précision, où il pourrait être utilisé pour les inspections de surface et la caractérisation des matériaux.
