Les scientifiques de la détection par fibre de l’Université de Shenzhen ont développé une sonde nanomécanique à fibre optique compacte (FONP) pour mesurer les propriétés biomécaniques in vivo des tissus et même des cellules individuelles.
Publication dans la revue Journal international de la fabrication extrêmeles chercheurs de l’Université de Shenzhen ont appliqué la technologie de polymérisation à deux photons induite par laser femtoseconde pour fabriquer une microsonde à pointe de fibre avec une précision mécanique ultra élevée jusqu’à 2,1 nanonewton.
Ce système de détection mécanique de haute précision permet de mesurer les propriétés biomécaniques in vivo des tissus, des cellules individuelles et d’autres types de biomatériaux mous. Les résultats pourraient avoir un impact généralisé sur le développement futur de la microscopie à force atomique toutes fibres pour les tests biomécaniques et la nanomanipulation.
L’un des principaux chercheurs, le professeur Yiping Wang, a commenté : « Les propriétés biomécaniques des différents tissus du corps humain varient largement avec sept ordres de grandeur, des cellules les plus molles aux os les plus rigides. Nous avons développé une stratégie flexible qui pourrait concevoir et fabriquer les microsondes à pointe de fibre avec la constante de ressort la plus adaptée pour la mesure biomécanique in vivo précise de presque tous les tissus du corps humain.
La microscopie à force atomique (AFM) est l’une des rares technologies capables d’effectuer des mesures biomécaniques délicates. Cependant, il existe des limitations typiques du système AFM de paillasse dans sa taille et son système de rétroaction complexe. Elle nécessite également une certaine géométrie des échantillons à mesurer, ce qui limite encore son application en mesure biomécanique in vivo.
Le premier auteur, le Dr Mengqiang Zou, a déclaré : « Notre travail a abouti à une nouvelle génération d’AFM entièrement en fibre avec la méthodologie flexible permettant d’obtenir la meilleure conception de la microsonde à pointe de fibre pour chaque test in vivo, qui s’est avérée fiable et également beaucoup plus miniaturisé. »
Le professeur Changrui Liao a été le pionnier des microdispositifs à pointe de fibre fabriqués par la technologie de polymérisation à deux photons induite par laser femtoseconde pour la détection de gaz. Ici, son groupe a développé la technologie pour réaliser diverses microstructures de pointe de fibre, en particulier en termes de microporte-à-faux avec une conception topologique supplémentaire, pour réaliser des microsondes avec une série de constantes de ressort.
Ce développement permet à « l’AFM tout fibre » de devenir un outil de nouvelle génération pour la recherche fondamentale impliquant la mesure biomécanique in vivo de différents types de tissus.
L’équipe a utilisé la méthode des éléments finis et la théorie topologique pour optimiser la conception des sondes microcantilever à pointe de fibre. La microsonde la plus fine pourrait atteindre une capacité de mesure fiable jusqu’à 2,1 nanonewton.
Le professeur Sandor Kasas a déclaré : « Il s’agit d’une réalisation marquante et ce n’est que le début. Nous prévoyons que cette technique deviendra un outil puissant pour l’étude biomécanique in vivo des tissus et cellules humains, afin de mieux comprendre les principes fondamentaux des changements biomécaniques liés à des maladies telles que comme le cancer, et aussi dans les processus critiques de la biologie du développement. »
Plus d’information:
Mengqiang Zou et al, biosonde nanomécanique à fibre optique imprimée en 3D, Journal international de la fabrication extrême (2023). DOI : 10.1088/2631-7990/acb741
Fourni par International Journal of Extreme Manufacturing