Un laser à faisceau en crayon promet des avancées en bio-imagerie
Des chercheurs du MIT ont mis en évidence un phénomène paradoxal en physique optique, ouvrant la voie à une nouvelle méthode de bio-imagerie plus rapide et offrant une résolution supérieure à celle des technologies existantes. Ils ont découvert que, dans des conditions appropriées, un faisceau chaotique de lumière laser peut s’auto-organiser spontanément en un faisceau hautement focalisé, surnommé « faisceau en crayon ».
En utilisant ce faisceau auto-organisé, les chercheurs ont réussi à capturer des images 3D de la barrière hémato-encéphalique humaine 25 fois plus rapidement que la méthode standard, tout en maintenant une résolution comparable. Cette technologie pourrait permettre aux scientifiques de tester si de nouveaux médicaments pour des maladies neurodégénératives, telles que la maladie d’Alzheimer ou la sclérose latérale amyotrophique (ALS), atteignent leurs cibles dans le cerveau avec une plus grande rapidité et précision.
Sixian You, professeur assistant au sein du département d’ingénierie électrique et informatique (EECS) du MIT, souligne que la croyance commune dans le domaine était que l’augmentation de la puissance d’un laser entraînait inévitablement un désordre. Cependant, les chercheurs ont prouvé le contraire, montrant qu’il est possible de laisser la lumière s’organiser d’elle-même pour une solution novatrice en bio-imagerie.
Leurs travaux, publiés dans la revue Nature Methods, révèlent que pour reproduire ce phénomène, deux conditions précises doivent être remplies : le laser doit entrer dans la fibre à un angle de zéro degré, et la puissance doit être augmentée jusqu’à ce que la lumière interagisse avec le verre de la fibre.
Les expériences de caractérisation ont montré que le faisceau en crayon était plus stable et de meilleure résolution que d’autres faisceaux similaires, souvent affectés par des halos flous. Les chercheurs ont démontré l’utilisation de ce faisceau en crayon dans l’imagerie biomédicale de la barrière hémato-encéphalique, une couche de cellules qui protège le cerveau des toxines mais bloque également de nombreux médicaments.
Cette méthode permettrait de visualiser l’entrée des médicaments dans le cerveau en temps réel, sans nécessiter de marquage fluorescent des cellules, un changement de paradigme pour l’industrie pharmaceutique. En outre, cette approche n’est pas limitée à la barrière hémato-encéphalique, mais permet également le suivi temporel de divers composés et cibles moléculaires.
Les chercheurs prévoient d’explorer davantage les mécanismes fondamentaux du faisceau en crayon et d’appliquer cette technique à d’autres scénarios, notamment l’imagerie des neurones dans le cerveau, tout en travaillant à la commercialisation de cette technologie.
Source : MIT News
