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Avec l'infrarouge vers le plus petit

Le nanoSITE de CIC est à la recherche d'applications de microscope infrarouge innovant.

L'onde est le résultat d'une perturbation, une forme de transmission de l'énergie. Il y a plusieurs types d'ondes dans le monde. Par exemple, les vagues causées par les vagues de la mer ou la pluie dans les puits sont des vagues.

Il y a aussi des ondes dans le monde microscopique. La lumière, par exemple, est faite de vagues. L'œil humain distingue les couleurs, c'est-à-dire qu'il est capable de distinguer les ondes de différentes longueurs d'onde de la zone visible. Mais il y a beaucoup d'autres types d'ondes en dehors du champ visible. Bien qu'ils n'aient pas été vus, les chercheurs ont appris à les manipuler et à en tirer profit, comme la lumière ou l'onde infrarouge. Les ondes infrarouges sont émises par des corps chauds et utilisées dans des instruments très spéciaux: les spectroscopes. Le spectroscope est utilisé pour caractériser le matériel contenu dans un échantillon, pour l'identifier, c'est-à-dire pour dire de quoi il est composé.

Les spectroscopes pour ce travail de caractérisation ont été perfectionnés pour fonctionner avec le plus petit échantillon possible, mais ils ont atteint une limite. De même que la lumière du soleil se concentre avec une loupe, à l'aide de lentilles, ils focalisent la lumière infrarouge jusqu'à une certaine limite.

IBAN AMENABAR; CIC-nanoZONE: Avec des échantillons de millimètres utilisés pour cette technique spécifique (spectroscopie infrarouge), ils se sont de plus en plus concentrés sur l'optique classique conventionnelle. Ils ont atteint une limite intrinsèque, une limite physique, au-dessous de 10 microns, il ne pouvait pas se concentrer.

RAINER HILLENBRAND; CIC-nanoZONE: Ce que vous voyez ici est un microscope optique assez spécial, capable de voir des nanostructures. Avec les microscopes optiques conventionnels, ce n'est pas possible, la raison - la limite de diffraction. Nous ne pouvons pas voir une nanostructure qui est inférieure à la longueur d'onde de la lumière. Et les nanostructures sont généralement dix à cent fois plus petites que la longueur d'onde de la lumière. C'est pourquoi nous développons depuis des années une technique microscopique qui nous aide à visualiser les nanostructures avec la lumière.

Cette technique est une variante de la spectroscopie infrarouge de Fourier transformée par abréviation FTIR, qui fonctionne à l'échelle du nanomètre et est appelée nanoFTIR. Et c'est un microscope et un spectroscope, les deux en un.

IBAN AMENABAR; CIC-nanoZONE: Nous mettons l'échantillon ici. Et nous ne pouvons presque rien voir de vue.

La lumière infrarouge est dirigée de la source à la lumière par ce système de lentille. Le cœur du microscope est une très petite aiguille. Au bout de l'aiguille se trouve la clé de la résolution de la technique, car la lumière est dirigée vers la pointe et se concentre sur elle. Ainsi, la résolution du microscope dépend du diamètre de l'extrémité: 20-30 nm.

RAINER HILLENBRAND; CIC-nanoZONE: Le principe est le suivant: nous pouvons apporter à l'exemple les anciens écouteurs de disque, de même que l'aiguille scanne l'échantillon. C'est comme si on allait toucher la surface, on obtient un profil d'altitude. En plus de cela, nous dirigeons la lumière vers le bout de l'aiguille, et le bout fait comme une antenne de radio, reçoit la lumière et la concentre au bout. Il est très pointu, de quelques nanomètres, donc plus petit que la longueur d'onde de la lumière. De cette façon, nous concentrons énormément la lumière, comme si nous le faisions avec une lentille, mais à l'échelle des nanomètres. Avec la lumière de retour et la position de l'aiguille, nous obtenons une image optique sur l'ordinateur dans la résolution en fonction de la taille de la pointe de l'aiguille.

Dans ce cas, c'est un virus que vous voyez à l'écran. Il y a quelques années, peu de gens auraient rêvé de mesurer la spectroscopie infrarouge d'un seul virus.

Les biologistes du nanogunat ont placé beaucoup d'espoir dans cet outil, car ils peuvent non seulement voir l'apparence d'une structure, mais aussi connaître sa composition. Le spectre est similaire à l'empreinte de la molécule, ce qui permet d'identifier la molécule ou les molécules qui composent la structure. Par conséquent, ils reçoivent en même temps sur l'ordinateur deux données: l'une sur la nature de l'échantillon et l'autre sur la structure. Ce serait un grand pas en avant, en particulier dans la recherche sur les protéines.

SIMON POLY; CIC-nano-ZONE: Nous sommes intéressés par les protéines, leurs structures tridimensionnelles. En fait, c'est la structure de ces molécules qui leur donne la fonction. C'est-à-dire qu'en modifiant la structure d'une protéine donnée, la fonction change également. Par conséquent, il est intéressant de connaître la structure d'une protéine, car vous pouvez deviner sa fonction en conséquence. Derrière tout cela, il y a une idée, et c'est que derrière certaines maladies, une protéine a une structure inhabituelle, elle a été transformée et est devenue nocive pour le corps.

Le laboratoire de nanobiotechnologie étudie les protéines à la base de maladies neurologiques telles que la maladie d'Alzheimer, la maladie de la vache folle et la maladie de Parkinson, des protéines dont la configuration a été modifiée. L'une des clés de la propagation de la maladie d'Alzheimer est la protéine bêta-amyloïde, qui forme des plaques amyloïdes et interfère avec le fonctionnement du cerveau. Imaginez ce que ce serait si vous pouviez voir une seule protéine à l'aide d'un microscope.

IBAN AMENABAR; CIC-nanoZONE: La possibilité d'effectuer une spectroscopie infrarouge dans cette petite résolution est l'une des applications que ce microscope peut fournir. Et en ce moment, je le développe, j'essaie d'augmenter sa sensibilité et de mesurer des choses de plus en plus petites, d'atteindre une seule protéine... D'une part, il s'agit de développer expérimentalement la même technique et, d'autre part, il s'agit aussi de savoir dans quelles applications elle peut être utilisée et comment l'interpréter.

Rainer Hillenbrand développe la technique depuis dix ans à Munich, en Allemagne. Avec l'équipement là-bas, le microscope a été commercialisé dans l'espoir qu'il pourrait intéresser de nombreuses industries. Maintenant, à Saint-Sébastien, il est temps de profiter de la recherche.

RAINER HILLENBRAND; CIC-nanoZONE: Nous voulons développer de nouvelles applications, nous devons voir pourquoi nous pouvons utiliser cet outil. Au cours des dernières années, nous avons travaillé sur le développement de la technique, maintenant nous voulons l'utiliser.