Des lasers assez petits et assez sûrs pour fonctionner à l’intérieur du corps humain pourraient signifier de grandes choses pour la médecine.
Les scientifiques des universités Northwestern et Columbia ont mis au point un tout nouveau type de laser biocompatible qui pourrait, en théorie, être implanté dans les tissus vivants sans causer de dommages. Mesurant moins de 150 nanomètres d’épaisseur et nécessitant un minimum d’énergie, les chercheurs espèrent que, dans un proche avenir, le dispositif microscopique pourrait ouvrir la voie à de nouveaux traitements pour les troubles neurologiques et le diagnostic des maladies.
Alors pourquoi voudrions-nous placer un laser à l’intérieur de nous, dans tous les endroits ? Les scientifiques étudient depuis longtemps des moyens de tirer parti de la lumière pour améliorer les résultats des patients dans différentes conditions. Il s’agit notamment de l’utilisation de diverses formes de thérapie au laser pour attaquer les cellules cancéreuses, enlever les tissus malades des zones délicates et éliminer les protéines toxiques du cerveau qui peuvent donner naissance à la maladie d’Alzheimer et de Parkinson.
De même, les lasers ont aussi un grand potentiel en tant qu’outil de détection des cancers et d’autres maladies. Plus tôt cette année, par exemple, des scientifiques de l’Université de l’Arkansas ont publié un article décrivant un outil qui utilise un laser pour réchauffer les cellules tumorales circulant dans le sang d’une manière qui les rend détectables par ultrasons. Le même laser peut alors être appliqué, de l’extérieur du corps, pour chauffer davantage les cellules et les tuer.
Mais placer ce genre d’appareils au cœur de l’action pourrait ouvrir des possibilités passionnantes. L’appareil nouvellement développé est principalement en verre et mesure entre 50 et 150 nanomètres d’épaisseur, ce qui le rend environ mille fois plus mince qu’un cheveu humain. Des progrès ont déjà été réalisés dans le développement de lasers à cette échelle, mais ils font généralement appel à la lumière ultraviolette pour les alimenter, ce qui n’est pas toujours idéal.
« C’est mauvais parce que les environnements non conventionnels dans lesquels les gens veulent utiliser de petits lasers sont très sensibles aux dommages causés par la lumière UV et à l’excès de chaleur généré par un fonctionnement inefficace « , explique P. James Schuck, professeur associé de génie mécanique à Columbia.
James Schuck et son équipe se sont plutôt tournés vers un processus connu sous le nom de conversion ascendante des photons, où les photons de basse énergie sont absorbés et canalisés en un seul photon avec un rendement énergétique supérieur. Ce faisant, les chercheurs ont transformé des photons infrarouges biocompatibles à basse énergie en faisceaux laser visibles.
« Notre nanolaser est transparent mais peut générer des photons visibles lorsqu’il est pompé optiquement avec de la lumière que nos yeux ne peuvent pas voir « , souligne Teri Odom, titulaire de la chaire Charles E. et Emma H. Morrison en chimie au Weinberg College of Arts and Sciences du Nord-Ouest. « Les caractéristiques d’onde continue et de faible puissance ouvriront de nombreuses nouvelles applications, en particulier en imagerie biologique. »
En plus de l’intérieur du corps, les chercheurs disent que le nanolaser pourrait également trouver des applications dans d’autres espaces confinés, comme les circuits quantiques et les microprocesseurs.
