Des chercheurs développent une fibre optique en gel dérivé d’algues marines

Une fibre optique en agar a été produite à l’Université de Campinas (UNICAMP) dans l’état de São Paulo, Brésil. Cet appareil est comestible, biocompatible et biodégradable. Il peut être utilisé in vivo pour l’imagerie de la structure corporelle, la délivrance de lumière localisée en photothérapie ou en optogénétique (par exemple, la stimulation de neurones avec de la lumière pour étudier les circuits neuronaux dans un cerveau vivant) et l’administration localisée de médicaments.

Une autre application possible est la détection de micro-organismes dans des organes spécifiques, auquel cas la sonde serait complètement absorbée par l’organisme après avoir rempli sa fonction.

Le projet de recherche, qui a été soutenu par la Fondation de recherche de São Paulo – FAPESP, a été dirigé par Eric Fujiwara, professeur à l’École de génie mécanique de l’UNICAMP, et Cristiano Cordeiro, professeur à l’Institut de physique Gleb Wataghin de l’UNICAMP, en collaboration avec Hiromasa Oku, professeur à l’Université Gunma au Japon.

Un article sur l’étude est publié dans Rapports scientifiques.

L’agar, également appelé agar-agar, est une gélatine naturelle obtenue à partir d’algues marines. Sa composition est constituée d’un mélange de deux polysaccharides, l’agarose et l’agaropectine. « Notre fibre optique est un cylindre d’agar avec un diamètre extérieur de 2,5 millimètres [mm] et un agencement intérieur régulier de six trous d’aération cylindriques de 0,5 mm autour d’un noyau solide. La lumière est confinée en raison de la différence entre les indices de réfraction du noyau de gélose et des trous d’air », a déclaré Fujiwara.

« Pour produire la fibre, nous avons versé de l’agar de qualité alimentaire dans un moule avec six tiges internes placées dans le sens de la longueur autour de l’axe principal », a-t-il poursuivi. « Le gel se distribue pour remplir l’espace disponible. Après refroidissement, les tiges sont retirées pour former des trous d’air, et le guide d’ondes solidifié est libéré du moule. L’indice de réfraction et la géométrie de la fibre peuvent être adaptés en faisant varier la composition de la gélose. solution et conception de moule, respectivement. « 

Les chercheurs ont testé la fibre dans différents milieux, de l’air et de l’eau à l’éthanol et à l’acétone, concluant qu’elle est sensible au contexte. « Le fait que le gel subisse des changements structurels en réponse aux variations de température, d’humidité et de pH rend la fibre adaptée à la détection optique », a déclaré Fujiwara.

Une autre application prometteuse est son utilisation simultanée comme capteur optique et milieu de croissance pour les micro-organismes. « Dans ce cas, le guide d’ondes peut être conçu comme une unité d’échantillonnage jetable contenant les nutriments nécessaires. Les cellules immobilisées dans l’appareil seraient détectées optiquement et le signal serait analysé à l’aide d’une caméra ou d’un spectromètre », a-t-il déclaré.