L’oxygène est une molécule clé pour la vie et, afin de comprendre la dynamique des écosystèmes, il peut être important de suivre ses voies de manière plus détaillée. Les capteurs optiques utilisant des colorants luminescents sont utilisés depuis longtemps pour cartographier les niveaux d’oxygène dans les systèmes marins. L’oxygène réduit la durée de vie de phosphorescence des colorants, qui indiquent ainsi les concentrations d’oxygène.
Cependant, jusqu’à présent, l’imagerie de la durée de vie de la luminescence nécessitait un équipement spécialisé et coûteux, rendant la technique hors de portée pour de nombreuses applications de recherche et industrielles.
Une équipe de recherche commune de l’Institut Max Planck de microbiologie marine, de l’Institut Leibniz de recherche sur la mer Baltique et de l’Université de Copenhague, en collaboration avec des partenaires internationaux, a développé une méthode pionnière pour imager la durée de vie des signaux luminescents.
Cette technique révolutionnaire permet de mesurer à grande vitesse la durée de vie de la luminescence, transformant ainsi les champs qui reposent sur la détection optique et l’imagerie chimique. Les conclusions ont été publié dans la revue Capteurs ACS.
Apporter au grand public la mesure de la durée de vie de la luminescence
« Notre nouvelle méthode intégrée simplifie ces mesures, permettant aux chercheurs de déterminer la durée de vie de la luminescence à l’aide de systèmes de caméras standard », explique Soeren Ahmerkamp, qui a mené la recherche à l’Institut Max Planck de microbiologie marine de Brême et à l’Institut Leibniz pour la recherche sur la mer Baltique. à Warnemünde, tous deux en Allemagne.
En synchronisant de courts éclats de lumière avec le timing précis de la caméra grâce à une technique appelée frame-straddleing, deux images sont capturées. Un qui enregistre l’éclat de lumière initial et un autre qui mesure l’éclat de lumière initial et la rémanence luminescente de plus longue durée.
La différence entre ces images révèle la durée de vie de la luminescence intégrée, fournissant une lecture détaillée et précise à des échelles de temps inférieures à la milliseconde.
« Nous proposons un moyen plus accessible de mesurer la durée de vie de la luminescence, qui est souvent considérée comme la référence en matière de détection optique », déclare Michael Kühl de l’Université de Copenhague, au Danemark.
« En adoptant la technique de chevauchement d’images développée à l’origine pour les mesures de débit à grande vitesse, nous avons créé une technique qui peut être utilisée avec une large gamme de caméras disponibles dans le commerce. Cela permettra à un plus grand nombre de laboratoires d’effectuer des mesures de haute qualité. -imagerie à vie de résolution. »
Ouvrir de nouvelles possibilités en imagerie chimique
La possibilité de mesurer facilement et à grande vitesse la durée de vie de la luminescence ouvre de nouvelles possibilités pour l’imagerie chimique. Les chercheurs peuvent désormais enregistrer la dynamique de l’oxygène avec une précision temporelle et spatiale bien plus élevée.
« Nous avons suivi la dynamique de l’oxygène autour des algues en un centième de seconde et visualisé comment les particules consommatrices d’oxygène se déplacent dans l’eau, démontrant ainsi l’utilité de la méthode », explique Ahmerkamp.
« La méthode intégrée de désintégration de la luminescence peut être utilisée pour mieux comprendre la façon dont l’oxygène varie dans les environnements marins, depuis l’échelle des particules microscopiques jusqu’aux écosystèmes entiers. »
Accélérer le rythme des découvertes scientifiques et industrielles
Cette nouvelle approche pourrait stimuler davantage d’applications d’imagerie à vie par luminescence dans les sciences et l’ingénierie environnementales et biomédicales. En rendant les mesures de haute précision plus accessibles, cela peut stimuler de nouvelles approches expérimentales, accélérant ainsi le rythme des découvertes dans ces domaines.
« Notre objectif était de démocratiser l’accès à un outil analytique puissant », ajoute Ahmerkamp. « Nous pensons que cette méthode permettra aux chercheurs d’explorer des interactions chimiques complexes avec plus de facilité et de flexibilité que jamais auparavant. »
Plus d’informations :
Soeren Ahmerkamp et al, Nouvelle approche pour l’imagerie par luminescence proportionnelle à la durée de vie utilisant le chevauchement de trames, Capteurs ACS (2024). DOI : 10.1021/acsensors.4c01828