Détecter une grossesse ou surveiller un diabète avec un smartphone : c’est ce qu’envisage une équipe de chercheurs de l’université d’Hanovre grâce au capteur optique autonome qu’ils ont développé. Ce dispositif peu onéreux et mobile peut servir à réaliser divers tests chimiques à partir d’échantillons biologiques tels que le sang, la salive ou l’urine.

La résonance plasmonique de surface est une technique d’analyse biomoléculaire couramment pratiquée en laboratoire avec des équipements spécifiques. Une équipe de chercheurs de l’université d’Hanovre (Allemagne) a réussi à l’exploiter en se servant d’un smartphone.



Les smartphones actuels sont aussi puissants que certains ordinateurs et sont dotés de capteurs très élaborés susceptibles de servir à de nombreusesapplications autres que celles pour lesquelles ils sont conçus. C’est pourquoi ils intéressent beaucoup les chercheurs et les scientifiques qui veulent les transformer en outils d’analyse nomades.L’idée est, par exemple, de permettre à des personnes souffrant de maladies chroniques de pratiquer elles-mêmes certaines analyses récurrentes puis de les transmettre à leur médecin sans avoir à se déplacer. Il pourrait aussi s’agir de faire des tests de dépistage de maladies infectieuses, de détecter des tumeurs cancéreuses ou même de prévoir les risques d’accident vasculaire cérébral. Les smartphones pourraient aussi servir à établir des diagnostics médicauxrapides et à bas coûts dans des pays en voie de développement.C’est dans cet esprit qu’une équipe du HOT (Hanover Centre for Optical Technologies) de l’université d’Hanovre (Allemagne) a développé un capteur optique autonome pour smartphone qui pourrait servir à de multiples tests biochimiques. Il peut recevoir différents fluides corporels (sang, urine, salive, sueur ou haleine) et livrer des résultats en temps réel via une application mobile. Selon les chercheurs du HOT qui ont présenté leurs travaux dans la revue Optics Express, leur laboratoire miniature pourrait, entre autres, servir à détecter une grossesse ou à surveiller undiabète.

Le prototype du capteur optique à résonance plasmonique de surface développé par l’université d’Hanovre. Un câble de fibre optique est relié par ses deux extrémités au capteur photo et au flash Led du smartphone. Une section de 10 millimètres dénudée et recouverte d’une couche argentée traverse le récipient dans lequel sont déposés les échantillons biologiques (sang, salive, urine…). L’analyse s'effectue ensuite en temps réel via une application mobile. © Kort Bremer, Hanover Centre for Optical Technologies
Le secret : la résonance plasmonique de surface

Pour réaliser ces analyses sur la composition d’un fluide, la présence de biomolécules ou de gaz spécifiques, le capteur optique exploite le phénomène derésonance plasmonique de surface (SPR). Celui-ci se produit lorsque la lumière fait, en quelque sorte, vibrer des électrons à la surface d’un film. Pour cela, un rayon de lumière fixe est dirigé sur un film métallique. Si la plus grande part de cette lumière est réfléchie, une petite bande de fréquences est absorbée par les électrons à la surface du film qui se mettent alors en résonance. Lorsque le film métallique est mis en contact avec un fluide, l’indice de réfraction du liquide modifie la largeur de la bande qui est absorbée ainsi que son emplacement dans le spectre lumineux. Les chercheurs ajoutent sur le film des marqueurs qui induisent une variation de l’indice de réfraction spécifique de lamolécule à détecter. Pour déterminer la composition d’un échantillon biologique, il faut ensuite observer quelle lumière est absorbée et laquelle est réfléchie.Si l’utilisation de la résonance plasmonique de surface n’est pas une nouveauté, les scientifiques du HOT ont trouvé le moyen d’intégrer sur un smartphone un équipement de laboratoire en principe beaucoup plus volumineux. Pour cela, ils ont utilisé un câble de fibre optique de 400 micromètres de diamètre dont une section de 10 millimètres de long a été débarrassée de son revêtementpolymère puis recouverte d’une couche argentée. Cette section traverse un récipient dans lequel sont déposés les échantillons biologiques. Les deux extrémités de la fibre optique ont été polies à un angle de 45° pour dévier les rayons lumineux, puis positionnées entre le flash Led et le capteur photo, préalablement équipé d’un réseau de diffraction.Le dispositif a été testé avec plusieurs concentrations de glycérol et, d’après ses concepteurs, sa sensibilité serait similaire à un équipement dédié tout en étant à la fois beaucoup moins cher et moins encombrant. Le prototype est certes rudimentaire, mais les chercheurs soulignent qu’il pourrait facilement être intégré dans une coque pour smartphone.