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Brevets et licences

Des nano-antennes pour détecter notamment des biomarqueurs du cancer

Des chercheurs du Laboratoire de biophotonique et pharmacologie1 ont développé des nano-antennes qui amplifient la fluorescence d'une molécule unique d'un facteur 1000. Une voie pour détecter simplement des biomolécules d'intérêt, notamment des biomarqueurs du cancer.

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La détection de molécules uniques dans les cellules biologiques, par exemple des biomarqueurs de cancers, est une méthode utilisée pour la recherche biomédicale. Mais elle repose sur un appareillage complexe : un montage spécifique de microscope, et une puissante source de lumière pour déclencher la fluorescence du colorant fixé sur la molécule à détecter. Des chercheurs du Laboratoire de biophotonique et pharmacologie1 ont trouvé un moyen de s'en affranchir, en amplifiant d'un facteur 1000 l'émission des molécules uniques, ce qui permet de les visualiser avec de la lumière ambiante et une simple caméra. Leurs travaux ont été publiés dans la revue Nature Photonics2.

Les chercheurs ont pour cela conçu des nanoparticules (40 à 60 nm de diamètre) à base d'un polymère dans lequel est encapsulée une dizaine de milliers de molécules de rhodamine qui collecte l'énergie de la lumière, et la transfère à une seule molécule de colorant (cyanine). Ce processus s'inspire de celui de la photosynthèse des plantes, dans laquelle de multiples molécules de chlorophylle collectent l'énergie solaire et la transfèrent à un centre unique de photosynthèse.

Le transfert efficace de l'énergie, qui permet d'atteindre un facteur 1000 d'amplification de l'émission par le colorant, résulte de la conception de la nanoparticule : l'ajout de contre-ions volumineux de la rhodamine, qui empêchent son agrégation tout en optimisant le transfert. « Nos nano-antennes organiques sont relativement simples et pourraient être fabriquées à plus grande échelle. De plus, elles sont biocompatibles », indique Andrey Klymchenko, chercheur au Laboratoire de biophotonique et pharmacologie.

Ces travaux ouvrent une voie vers de nouveaux systèmes de diagnostic biomédical par détection de molécules uniques, simples et utilisables par des personnels non spécialistes. Mais pour en arriver là, d'autres recherches sont nécessaires. L'équipe du laboratoire strasbourgeois s'efforce d'améliorer encore l'amplification et les caractéristiques optiques de ses nano antennes, dans le cadre du projet européen BrightSens. Mais aussi de progresser vers les applications biomédicales, en modifiant la surface des nanoparticules pour qu'elles ciblent des molécules d'intérêt, protéines ou acides nucléiques.

 

1 CNRS/Université de Strasbourg

2 Giant light-harvesting nanoantenna for single-molecule detection in ambient light. Kateryna Trofymchuk, Andreas Reisch, Pascal Didier, François Fras, Pierre Gilliot, Yves Mely & Andrey S. Klymchenko. Nature Photonics 11, 657–663 (2017)

 

Contact :

Andrey Klymchenko / Laboratoire de Biophotonique et Pharmacologie /  andrey.klymchenko@unistra.fr