Système modulaire économique pour l'imagerie optique à partir d'une imprimante 3D

Comme pour construire avec des Legos

14.10.2024

Rendre les procédés modernes de microscopie et de spectroscopie accessibles au plus grand nombre d'utilisateurs* dans l'application - c'est l'objectif que se sont fixé le professeur Thorben Cordes et son doctorant Gabriel G. Moya Muñoz. Cordes est arrivé le 1er septembre à la faculté de chimie et de biologie chimique (CCB) de l'université technique de Dortmund en tant que professeur de chimie biophysique. Moya Muñoz fait son doctorat à l'université Ludwig-Maximilian de Munich et poursuivra à l'avenir son travail à Dortmund. Ensemble, les chercheurs ont développé la plateforme de microscopie "Brick-MIC", dont la plupart des composants peuvent être fabriqués à moindre coût par impression 3D et combinés entre eux de manière flexible. Les résultats de ce travail ont maintenant été publiés dans la revue spécialisée "Science Advances" et l'équipe a déposé une demande de brevet pour Brick-MIC.

Dans les sciences de la vie, la biotechnologie et les applications médicales, les microscopes optiques et les méthodes spectroscopiques modernes sont des outils essentiels, par exemple pour les analyses moléculaires. Afin d'augmenter encore leur sensibilité et leur sélectivité, les procédés et les instruments sont constamment développés dans des laboratoires spécialisés. Cependant, il faut souvent attendre plusieurs années avant que les nouvelles technologies soient réellement disponibles pour les utilisateurs* dans le domaine des sciences de la vie ou dans l'environnement clinique. C'est pourquoi le groupe de travail du professeur Thorben Cordes a développé le nouveau concept "Brick-MIC", dans lequel tous les composants nécessaires à la construction de procédés de microscopie ou de spectroscopie optique peuvent être fabriqués par impression 3D et combinés entre eux de manière flexible - comme dans la construction avec des briques de Lego, appelées "bricks" en anglais.

Une utilisation flexible

Avec ce système open source peu coûteux, il devrait être possible de réaliser différentes modalités pour des expériences spéciales en échangeant simplement les différents composants. Grâce à sa taille pratique, Brick-MIC doit en outre se prêter à une utilisation dans le cadre de recherches sur le terrain ou sur des sites présentant des défis particuliers, comme les laboratoires de haute sécurité. Le professeur Thorben Cordes explique : "Aucun outil n'est nécessaire pour l'assemblage des différentes pièces et les composants optiques sont solidement fixés au boîtier". Selon lui, cela présente également des avantages en termes de stabilité : par exemple, différents éléments optiques et mécaniques sont réunis en un seul composant, ce qui rend le système moins sensible aux perturbations.

Les scientifiques* ont testé leur système pour l'utilisation de différentes techniques de microscopie à fluorescence très sensibles, qui nécessitent normalement des appareils coûteux avec des frais d'investissement de plus de 100 000 euros. Gabriel Moya explique : "La qualité des données et des images de Brick-MIC est comparable à celle des microscopes spécialement conçus pour la technique en question. Ceux-ci sont toutefois très chers à l'achat dans le commerce - ou alors il faut être un spécialiste des procédés optiques et construire soi-même le microscope. Grâce à Brick-MIC, nous pouvons mettre en place, à moindre coût, différentes techniques de microscopie de pointe pour les utilisateurs, y compris la détection de molécules uniques et la microscopie optique à haute résolution. Cela permettrait par exemple aux hôpitaux d'avoir accès à de nouvelles méthodes pour détecter directement des virus, des bactéries ou des marqueurs de maladies".

Procédé testé pour la détection directe de virus

Pour ce faire, le groupe de travail du professeur Thorben Cordes a déjà effectué des tests en collaboration avec une équipe de l'Université hébraïque de Jérusalem dirigée par le professeur Eitan Lerner. Les scientifiques* ont pu développer un procédé de cytométrie en flux basé sur une MIC de brique, qui permet de détecter directement les virus dans les liquides. "Nous pompons les virus et d'autres particules lumineuses à travers une petite chambre en verre et voyons un bref signal chaque fois que les virus arrivent au microscope. Cette méthode a permis de détecter directement des particules virales du SRAS-CoV-2 en moins de 15 minutes", explique Gabriel Moya.

Afin de poursuivre le développement de la plate-forme Brick-MIC, Cordes et Moya Muñoz travaillent actuellement ensemble à Dortmund sur d'autres applications de la plate-forme, notamment avec des partenaires industriels. Le professeur Thorben Cordes déclare : "Nous nous attendons à un large éventail d'applications dans le domaine de la recherche académique et industrielle : de l'imagerie de fluorescence en pharmacie à la surveillance des écosystèmes par l'analyse d'échantillons sur le terrain, en passant par les méthodes de recherche cellulaire médicale comme le marquage des tumeurs".

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.

Publication originale

Gabriel G. Moya Muñoz, Oliver Brix, Philipp Klocke, Paul D. Harris, Jorge R. Luna Piedra, Nicolas D. Wendler, Eitan Lerner, Niels Zijlstra, Thorben Cordes; "Single-molecule detection and super-resolution imaging with a portable and adaptable 3D-printed microscopy platform (Brick-MIC)"; Science Advances, Volume 10

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