Un capteur à ADN portable

La détection des changements dans la transmission de la lumière est à la base de nombreux outils optiques, depuis le microscope optique le plus simple jusqu'aux dispositifs nano-optiques les plus complexes. Des scientifiques sont en bonne voie de mettre au point un laboratoire sur puce exploitant les modifications de cette transmission induites par une seule molécule d'ADN.

Les chercheurs du projet PLASBIORES financé par l'UE s'appuient sur leurs travaux pour fabriquer des dispositifs intégrés à partir des processus destinés aux galettes de silicium. Ils visent une technique de détection révolutionnaire, constituée d'un nano-canal équipé d'une nano-antenne plasmonique et fixé sur un circuit microfluidique.

L'équipe utilise l'impression lithographique directe pour fabriquer des canaux nanofluidiques pluridimensionnels et multifonctions, en une seule étape de quelques minutes et sans nécessiter d'alignement. Elle a aussi mis au point l'intégration des éléments plasmoniques, à savoir la nano-antenne faite de nano-triangles remplis d'or et parfaitement alignée avec les nano-canaux. Les 4 trous percés aux extrémités des micro-canaux permettent la circulation du liquide. L'ensemble en polymères sera ensuite collé à une lamelle de verre pour être caractérisé.

Les nano-antennes plasmoniques soulèvent un grand intérêt. Elles fonctionnent globalement comme une antenne radio, mais à des fréquences bien plus élevées. Lorsque la lumière interagit avec des nanoparticules de métal (ici de l'or) elle entraîne l'oscillation collective des électrons de conduction. Ceci peut déclencher des effets utiles. Les chercheurs de PLASBIORES exploitent la formation de points chauds de forte intensité à la surface des nanoparticules, pour détecter de l'ADN au niveau d'une seule molécule.

Les chercheurs ont testé séparément les nano-canaux et les nano-antennes. Par rapport à une surface d'or non structurée, ils ont constaté que le signal était amélioré d'un facteur 104. Ils ont introduit des molécules d'ADN jusque dans les nano-canaux, puis les ont étirées par électrophorèse jusqu'à 89 % du maximum théorique. Cet étirement est l'un des plus importants publiés à ce jour pour une molécule dans un nano-canal.

Les premiers résultats sont extrêmement prometteurs. Ce dispositif unique et portable devrait avoir un impact majeur en médecine, particulièrement pour les utilisations sur le lieu des soins. En outre, il améliorera la surveillance de l'environnement et sera utile dans bien d'autres secteurs qui s'intéressent aux molécules biologiques.