Microscope révolutionnaire voit les bactéries 30 fois plus clair
Le diagnostic microscopique habituel en infrarouge moyen est généralement de faible résolution par rapport à d’autres techniques telles que la microscopie fluorescente de haute précision. En effet, la microscopie fluorescente dépasse la limite de diffraction de la lumière, permettant une imagerie beaucoup plus précise des structures biologiques, atteignant une précision pouvant aller jusqu’à quelques dizaines de nanomètres (1 nanomètre représente un milliardième de mètre), tandis que le diagnostic microscopique en infrarouge moyen est limité à environ 3 micromètres (1 micromètre représente un millionième de mètre).
Des chercheurs de l’Université de Tokyo ont surmonté cette limitation et ont réussi à améliorer sa précision jusqu’à 120 nanomètres, leur permettant de voir 30 fois plus clairement les parties internes des bactéries « Escherichia coli ».
5 avantages de l’évolution des efforts de développement
- Premièrement: Le diagnostic microscopique en infrarouge moyen permet l’imagerie des structures cellulaires sans avoir besoin de marquer ou de destructurer les échantillons, une exigence du diagnostic microscopique fluorescent qui peut parfois utiliser des marques toxiques pour les échantillons, modifiant ainsi leur comportement naturel.
- Deuxièmement: Il fournit des informations structurales et chimiques sur les échantillons étudiés, ce qui peut être inestimable dans la recherche biologique en fournissant une compréhension détaillée de la composition chimique et de la structure des composants cellulaires.
- Troisièmement: Il permet l’imagerie des cellules vivantes sans les contraintes rigoureuses telles que le vide (c’est-à-dire l’élimination de l’air ou de tout autre gaz de l’environnement de l’échantillon) nécessaires pour étudier les processus biologiques dynamiques en temps réel.
- Quatrièmement: La lumière de ces rayons peut pénétrer plus profondément dans les échantillons biologiques par rapport à la lumière visible utilisée dans la microscopie fluorescente, permettant une imagerie d’échantillons plus épais, tels que les tissus ou les membranes biologiques.
- Cinquièmement: Les applications plus larges de cette technologie, car bien que la microscopie fluorescente de haute précision soit supérieure dans certaines applications, telles que l’imagerie de structures spécifiques avec une précision élevée, cette technologie occupe sa place dans des applications où les informations chimiques, la non-invasivité et l’imagerie de cellules vivantes sont d’une importance capitale.
Les avancées des chercheurs pour améliorer la technologie
Pour perfectionner la technique de microscopie en infrarouge moyen afin d’atteindre une haute précision, les chercheurs ont mentionné plusieurs interventions dans leur étude qui leur ont permis de voir plus clairement les structures internes des bactéries « Escherichia coli ».
- Premièrement: Utilisation de la technique dite « d’ouverture synthétique », combinant plusieurs images prises sous différentes conditions lumineuses pour créer une image globale plus nette, améliorant ainsi la précision et les détails des images capturées par le microscope.
- Deuxièmement: Traitement de l’absorption de la lumière, où traditionnellement, la microscopie infrarouge moyen place l’échantillon entre deux lentilles, absorbant involontairement une partie de la lumière infrarouge moyenne, réduisant la qualité de l’image. Pour pallier ce problème, les chercheurs ont placé l’échantillon – ici les bactéries « Escherichia coli » – sur une puce en silicium réfléchissant la lumière visible et transmettant la lumière infrarouge moyenne, permettant ainsi l’utilisation d’une seule lentille, améliorant l’éclairage de l’échantillon et obtenant des images plus détaillées.
Études supplémentaires ouvrant la voie à l’application pratique
Selon le Professeur en sciences de la lumière à l’Université de Beni Suef en Égypte, Mohsen El Kadi, l’aspect pratique de cette évolution nécessite davantage d’études pour réduire le coût de cette technologie, la rendant plus accessible que d’autres méthodes d’imagerie haute précision. Il est également nécessaire d’étendre les applications potentielles de la microscopie en infrarouge moyen en dehors du domaine de la recherche biologique et d’adapter cette technologie pour répondre aux défis des sciences des matériaux, de la surveillance environnementale et d’autres domaines.
Il souligne l’importance de traiter des questions clés telles que les effets à long terme de l’exposition des échantillons cellulaires vivants aux rayons infrarouges moyens, comment améliorer les protocoles d’utilisation pour réduire tout dommage potentiel ou effets secondaires lors de l’imagerie, ainsi que la nécessité de traduire les résultats des études en applications pratiques ou produits commerciaux bénéfiques pour les soins de santé, la biotechnologie ou l’industrie pharmaceutique.