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Nouvelle bio-imagerie fluorescente

 

Des chercheurs de l’Institut des Nanotechnologies de Lyon (CNRS /INSA Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1/Ecole centrale de Lyon/CPE Lyon) en collaboration avec Dr. Alain Géloën du laboratoire Cardiovasculaire, Métabolisme, diabétologie et Nutrition (INSA Lyon/ INSERM / Université Lyon 1 Claude Bernard / INRA) ont mis au point une nouvelle technique d’imagerie fluorescente des objets biologiques. Cette approche originale se base sur l’utilisation des couches en nitrure de silicium (SiNx), largement utilisées aujourd’hui dans les cellules solaires [1].

 

D’habitude, l’imagerie fluorescente en multi-couleurs des objets biologiques nécessite l’utilisation de plusieurs marqueurs spécifiques (fluorophores moléculaires, protéines, boîtes quantiques, etc.) qui doivent être souvent incorporés à l’intérieur de ces objets. L’interaction de ces marqueurs avec les cultures cellulaires perturbe leur fonctionnement normal. Par ailleurs, les fluorophores incorporés souffrent d’un effet de photo-blanchiment ce qui limite très fortement le temps d’observation des objets biologiques marqués.

 

Très récemment, diverses approches de visualisation sans utilisation de marqueurs ont été développées en utilisant les phénomènes optiques non-linéaires. Néanmoins, ces techniques sont basées sur l’utilisation d’équipements chers et compliqués ce qui les rend inutilisables pour les opérations biomédicales routinières et rapides dans les laboratoires d’analyse.

 

Les couches en nitrure de silicium contenant des nanoparticules de Si de taille de 2 à 5 nanomètres (Figure 1-a) sont capables d’émètre la lumière de plusieurs couleurs sous l’excitation optique. La couleur de l’émission photo-stimulée de ces couches dépend de la nature et de la valeur de la charge électrique localisée à proximité de la surface de la couche. Différents compartiments d’une cellule biologique ont des compositions biochimiques extrêmement variables qui stimulent localement une photo-émission particulière de la couche de SiNx, sur laquelle la cellule biologique est étalée. Cela permet de visualiser en multi-couleurs une cellule biologique (Figure 1-b) sans utiliser de marqueurs spécifiques. Prenant en compte le fait que différentes cellules ont des signatures fluorescentes différentes, cette découverte permettra une reconnaissance cellulaire rapide entre les cellules saines et cancéreuses, par exemple. Cette technologie brevetée [2] est très simple du point de vue de sa mise en œuvre car il suffit : (i) d’ajouter une couche très fine (de quelques dizaines de nanomètres) de SiNx sur les substrats en verre utilisés déjà en biologie et (ii) d’employer les moyens traditionnels de la microscopie de fluorescence.

 

nouvelle bio-imagerie fluorescente

Figure 1 : (a) Image prise au microscope électronique en transmission des nanoparticules de Si présentes dans les couches de SiNx déposées sur un substrat en quartz;
(b) Image en microscopie de fluorescence d’une cellule 3T3-L1 déposée sur la couche de SiNx comparée à une image de la même cellule déposée directement sur un substrat de verre.

 

 

 

Références :

[1] T. Serdiuk, Yu. Zakharko, T. Nychyporuk, A. Geloen, M. Lemiti, and V. Lysenko, Nanostructured silicon nitride thin films for label-free multicolor luminescent cell imaging, Nanoscale, vol. 4, (2012), pp. 5860-5863.


[2] T. Nychyporuk, T. Serdiuk, Yu. Zakharko, V. Lysenko, M. Lemiti, A. Geloen, brevet français N°1159174, déposé le 11/10/2011 intitulé: « Procédé de détection de l’interaction d’au moins une entité avec une couche diélectrique ».

 

Contacts      

vladimir.lysenko@insa-lyon.fr

 

Site web

http://inl.cnrs.fr/

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