Détection en temps réel de virus de maladies infectieuses par la recherche d'empreintes moléculaires
POSTECH et UNIST développent une technologie révolutionnaire pour un capteur nano-spectral actif, ultra-sensible et de grande portée, dépassant les limites actuelles
Une équipe de recherche composée du professeur Kyoung-Duck Park, de Taeyoung Moon et de Huitae Joo, candidats au doctorat, du département de physique de l'université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) a mis au point un "capteur spectroscopique en or à nanogap à large bande" en utilisant un matériau flexible capable de se plier pour créer un espace contrôlé. Grâce à cette technologie, il est possible de tester rapidement différents types de matériaux, y compris des virus de maladies infectieuses, en utilisant un seul capteur nano-spectroscopique pour trouver des empreintes moléculaires.
Capteur Raman à écart réglable fabriqué à partir de nanogaps d'or sur un substrat flexible, permettant une flexion aisée
POSTECH
Photos du centre de recherche : De gauche à droite, Hyeongwoo Lee, Taeyoung Moon, Huitae Joo et Yeonjeong Koo à POSTECH. À droite : De haut en bas, le professeur Kyoung-Duck Park à POSTECH et les professeurs Dai-Sik Kim et Yung Doug Suh à l'UNIST.
POSTECH
L'émergence d'épidémies pandémiques telles que COVID-19 a mis en évidence la nécessité de disposer de méthodes analytiques rapides et précises pour se préparer à d'éventuelles futures épidémies de virus. La spectroscopie Raman, qui utilise des nanostructures en or, fournit des informations sur la structure interne et les propriétés chimiques des matériaux en analysant les vibrations distinctes des molécules, connues sous le nom d'"empreintes moléculaires", à l'aide de la lumière avec une sensibilité remarquable. Elle pourrait donc jouer un rôle crucial dans la détermination de la positivité d'un virus.
Toutefois, les capteurs conventionnels de spectroscopie Raman à haute sensibilité ne détectent qu'un seul type de virus avec un seul dispositif, ce qui pose des limites en termes de productivité, de vitesse de détection et de coût dans le cadre d'applications cliniques.
L'équipe de recherche a réussi à fabriquer une structure unidimensionnelle à l'échelle du millimètre, avec des nanogaps d'or n'accueillant qu'une seule molécule avec un ajustement serré. Cette avancée permet une détection spectroscopique Raman de grande surface et de haute sensibilité. En outre, ils ont intégré efficacement des matériaux flexibles sur le substrat du capteur spectroscopique à nanogaps d'or. Enfin, l'équipe a mis au point une technologie source pour un capteur nano-spectral actif à large bande, permettant la détection sur mesure de substances spécifiques à l'aide d'un seul dispositif, en élargissant le nanogap à la taille d'un virus et en ajustant librement sa largeur pour l'adapter à la taille et au type de matériaux, y compris les virus.
En outre, ils ont amélioré la sensibilité et la contrôlabilité du capteur en combinant la technologie de l'optique adaptative utilisée dans des domaines tels que l'optique spatiale, comme le télescope James Webb. En outre, ils ont établi un modèle conceptuel pour étendre la structure unidimensionnelle fabriquée à un capteur spectroscopique bidimensionnel, confirmant théoriquement la capacité d'amplifier les signaux spectroscopiques Raman jusqu'à plusieurs milliards de fois. En d'autres termes, il devient possible de confirmer la positivité des virus en temps réel et en quelques secondes, un processus qui prenait auparavant des jours pour être vérifié.
Les résultats obtenus par l'équipe de recherche, dont le brevet est en cours d'approbation, devraient permettre de réagir rapidement grâce à des tests en temps réel de haute sensibilité en cas de maladies infectieuses inattendues telles que le COVID-19, afin d'éviter une propagation indiscriminée. Taeyoung Moon, auteur principal de l'article, a souligné l'importance de cette réalisation en déclarant : "Cela ne fait pas seulement progresser la recherche scientifique fondamentale dans l'identification des propriétés uniques des matériaux, des molécules aux virus, mais facilite également les applications pratiques, en permettant la détection rapide d'un large spectre de virus émergents à l'aide d'un seul capteur sur mesure."
La recherche collaborative a été menée conjointement avec l'équipe du professeur Dai-Sik Kim du département de physique de l'UNIST et une équipe dirigée par le professeur Yung Doug Suh du département de chimie de l'UNIST, directeur adjoint du Centre des matériaux multidimensionnels en carbone à l'Institut des sciences fondamentales (IBS). En outre, Yeonjeong Koo, Mingu Kang et Hyeongwoo Lee du département de physique de POSTECH ont effectué des mesures. Les résultats de la recherche ont récemment été publiés dans la revue internationale Nano Letters.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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