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Projet Région Bretagne

UV4Life : Spectroscopie Raman UV pour le vivant

septembre 2019 – août 2022

La médecine est à la recherche de méthodes rapides et peu invasives de diagnostic notamment pour les infections, les pathologies tumorales et métaboliques. La spectroscopie Raman, nouvellement testée sur ces maladies, semble très prometteuse. Dans cette technique, le choix de la longueur d’onde d’excitation est crucial car elle peut exacerber certains signaux et déplacer le signal par rapport à la fluorescence. Des longueurs d’onde plus courtes, dans le proche UV sont, à ce titre, très prometteuses. Nous proposons de développer de nouvelles sources laser compactes émettant dans le proche UV et d’évaluer l’amélioration éventuelle en sélectivité et sensibilité de la spectroscopie Raman pour l’aide au diagnostic.

Contexte

La médecine est à la recherche de méthodes rapides de diagnostic, si possible les moins invasives possibles. Le diagnostic d’une pathologie et de son étiologie peut être opéré sur des échantillons sanguins et sur des tissus. Parmi les pathologies cibles de ce projet figurent les infections, les pathologies tumorales et les pathologies métaboliques. Ainsi, pour les infections, l’objectif est d’identifier rapidement les bactéries et leurs résistances potentielles aux antibiotiques, sans réaliser de culture bactérienne.
Ces dernières années, les techniques optiques ont démontré des capacités à identifier des bactéries et des cellules cancéreuses. Parmi elles, l’imagerie Raman a l’avantage de ne pas être destructrice. Dans cette technique, le choix de la longueur d’onde d’excitation est crucial car elle peut exacerber certains signaux et déplacer le signal par rapport à la fluorescence. Des longueurs d’onde plus courtes, dans le proche UV sont, à ce titre, très prometteuses. Au préalable, des composants optiques (lasers UV et réseaux de Bragg) seront développés et le spectromètre devra être adapté à l’UV. Les composants et le spectromètre Raman UV développés dans le cadre de ce projet ont aussi de nombreuses autres applications potentielles (matériaux 2D pour les batteries, analyse d’encres, excitation de fluorophores UV pour la cytométrie et la microscopie,…).

Objectifs

Aujourd’hui, les spectromètres Raman sont devenus plus compacts et plus stables grâce au remplacement des lasers à gaz par des lasers à solide (à 532 nm, 640 nm et 785 nm). Malheureusement, la quatrième longueur d’onde la plus utilisée (325 nm dans le proche UV) est apportée par un laser à gaz Helium-Cadmium (HeCd), 200 fois plus volumineux et 20 fois plus consommateur d’énergie que les lasers à solide. C’est un frein à l’utilisation de cette longueur d’onde en laboratoire, et cela interdit une future utilisation dans un instrument médical.
Le premier objectif de ce projet est de développer des lasers à solide dans le proche UV : l’un à 320 nm en remplacement direct du laser à HeCd et l’autre à 375 nm à base de diode. Cela permettra à la recherche médicale d’utiliser cette longueur d’onde dans un spectromètre Raman. C’est le deuxième objectif. Le troisième objectif est d’analyser des cellules cancéreuses et des bactéries avec ce nouvel outil et d’en déduire des procédés de détection et d’identification.

Phases
  • projet Région Bretagne DEEP BLUE (2016-2019)
Production scientifique

Voir dans la collection Foton sur HAL

Partenaires

OxxiusIxBlueInserm
(groupe(s) Foton impliqué(s) : SP/PLA)

Coordinateur

Oxxius (Julien ROUVILLAIN)
(responsable Foton : Stéphane TREBAOL)

Financements

Région Bretagne et Feder