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Caractérisation de 17 chiralités de nanotubes de carbone semi-conducteurs à paroi unique (SWCNT) via imagerie hyperspectrale de luminescence

Au cours des dernières années, l’imagerie biologique optique non destructive a gagné en popularité. Cette approche permet la visualisation des cellules et des molécules sans avoir recours à la biopsie ou à une culture cellulaire. Afin d’obtenir des images en profondeur de structures complexes dans les tissus, l’acquisition optique doit être réalisée dans la deuxième fenêtre biologique (800 à 1700 nm). Cette fenêtre spectrale offre une absorption réduite, une diffusion des tissus limitée et une autofluorescence minimale, ce qui facilite grandement l’imagerie biologique.

Le microscope hyperspectral (IMA) de Photon etc. est un outil idéal pour les études menées dans la deuxième fenêtre biologique. Il est composé d’un filtre hyperspectral sensible de 900 à 1620 nm couplé à un microscope scientifique, un module d’éclairage laser et une caméra InGaAs (ZephIR ou Alizé). La plate-forme IMA de Photon etc. fournit des cartes de luminescence résolue spectralement et spatialement sur différents champs vus allant jusqu’à quelques centaines de micromètres carrés.

L’imagerie biologique optique nécessite des sondes fluorescentes. Les nanotubes de carbone semi-conducteurs à paroi unique (single walled carbon nanotubes - SWCNT) semblent être d’excellents candidats. Ces derniers possèdent une bonne photostabilité, une importante pénétration à travers les milieux biologiques et une bande passante d’émission étroite dans une large variété chromatique. Dans cette étude du professeur Daniel A. Heller et al. [1], les SWCNT sont caractérisés dans les cellules et tissus vivants pour démontrer leur potentiel pour les applications d’imagerie multiplexées. Le pic d’émission de fluorescence des SWCNT dépend de chaque indice chiral unique (n,m). Afin d’exploiter tout le potentiel des SWCNT, l’outil d’analyse utilisé pour les étudier doit fournir des informations spectrales et spatiales pour identifier et localiser ces différentes chiralités. Dans ce projet de recherche, 17 chiralités distinctes ont été imagées et caractérisées à l’aide du microscope hyperspectral de Photon etc., IMA. La figure 1 montre une image optique de nanotubes de carbone avec 17 différentes chiralités (a-b) avec leurs spectres de luminescence respectifs identifiés grâce à IMA (c).

« Nous prévoyons que cette approche facilitera l’imagerie multiplexée des nanotubes dans les applications biomédicales tout en permettant la pénétration optique des tissus profonds avec une résolution d’une molécule unique in vivo. » [1]
Microscopie hyperspectrale de nanotubes de carbone (préparation Rice HiPco) en suspension avec du désoxycholate de sodium. a) Image de fluorescence à large bande dans le proche infrarouge (900-1500 nm). b) Image en fausses couleurs de la même région que celle en a), colorée par la chiralité des nanotubes. c) Un spectre représentatif d’un seul nanotube de chacune des 17 espèces détectées dans une fenêtre d’émission de 500 nm. Adaptée de [1].
Fig. 1 - Microscopie hyperspectrale de nanotubes de carbone (préparation Rice HiPco) en suspension avec du désoxycholate de sodium. a) Image de fluorescence à large bande dans le proche infrarouge (900-1500 nm). b) Image en fausses couleurs de la même région que celle en a), colorée par la chiralité des nanotubes. c) Un spectre représentatif d’un seul nanotube de chacune des 17 espèces détectées dans une fenêtre d’émission de 500 nm. Adaptée de [1].

Pour plus d’information, contactez info@photonetc.com

[1] Roxbury, D., Jena, P. V., Williams, R. M., Enyedi, B., Niethammer, P., Marcet, S., Verhaegen, M., Blais-Ouellette, S., & Heller, D. A. (2015). Hyperspectral Microscopy of Near-Infrared Fluorescence Enables 17-Chirality Carbon Nanotube Imaging. Scientific Reports, 5(1).

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