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Nanocapteurs faciles à fabriquer
L'une des promesses les plus convaincantes de la nanotechnologie sont les minuscules détecteurs qui pourraient détecter instantanément des centaines de toxines ou d'agents pathogènes. Regroupés dans de petits appareils portables, ces capteurs pourraient fournir des alertes rapides d'attaques bioterroristes. Ils pourraient également être utilisés pour détecter rapidement et précisément les premiers signes de cancer, avant que la maladie ne devienne mortelle. (Voir Tests de cancérologie en pharmacie.)
Une conception d'artiste de capteurs à nanofils capables de détecter d'infimes concentrations de molécules spécifiques. Une nouvelle technique de fabrication de ces capteurs pourrait conduire à leur utilisation généralisée dans les appareils portables, avec des applications allant de la science fondamentale au dépistage du cancer.
Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Yale ont développé des capteurs nanométriques ultrasensibles faciles à fabriquer. Les capteurs sont basés sur des nanofils semi-conducteurs, qui peuvent détecter des particules virales uniques ou des concentrations ultra-faibles d'une substance ciblée, comme d'autres chercheurs l'ont déjà montré. (Voir Écran super-sensible.) Cependant, les dispositifs de détection à nanofils se sont avérés difficiles à produire en série. D'une part, les méthodes utilisées pour les fabriquer sont généralement incompatibles avec celles utilisées pour fabriquer l'électronique qui amplifie et traite les signaux générés par les nanofils.
Dans le processus développé par Mark Reed, professeur de génie électrique et de physique appliquée, et ses collègues, les capteurs à nanofils peuvent être produits par des méthodes compatibles avec les techniques à haut débit de l'industrie des semi-conducteurs. Les capteurs produits de cette manière pourraient être intégrés à l'électronique nécessaire pour traiter les données, conduisant potentiellement à des appareils compacts et relativement abordables.
De tels capteurs pourraient être beaucoup plus petits que les détecteurs optiques standard et plus simples à utiliser. Étant donné que les capteurs seraient basés sur un signal électronique, les molécules cibles n'auraient pas besoin d'être chimiquement marquées avec des molécules fluorescentes, puis observées à l'aide de lecteurs optiques encombrants. Des milliers de capteurs pourraient être regroupés dans un appareil portatif, ce qui pourrait produire des résultats presque instantanément.
Pour fabriquer leurs capteurs, Reed et ses collègues ont utilisé un processus similaire à celui utilisé pour modéliser les puces informatiques.
Les chercheurs commencent avec des films de silicium disponibles dans le commerce sur un matériau isolant ; puis ils utilisent des techniques conventionnelles pour établir des motifs de lignes appelés masques qui détermineront l'emplacement des nanofils. Ensuite, ils gravent le silicium non recouvert par les masques. Bien que les masques ne soient pas assez minces pour produire des nanofils, les chercheurs permettent à la gravure de continuer à ronger le matériau sous les bords du masque, terminant la tâche. En utilisant le processus, les chercheurs ont pu fabriquer plusieurs nanocapteurs sur la même puce.
Dans les expériences décrites dans le numéro de cette semaine du journal La nature , les capteurs ont été utilisés pour détecter une variété de choses, y compris des anticorps spécifiques. Les nanofils sont d'abord repérés avec des molécules conçues pour se lier à l'anticorps cible ; lorsque la cible est présente et que le lien est établi, la conductivité dans le nanofil change, créant un signal lisible. Étant donné que le système immunitaire du corps produit des quantités infimes d'anticorps en réponse à des maladies telles que le cancer, les appareils pourraient être utilisés pour des diagnostics précoces.
Bien qu'il ne précisera pas quand les appareils utilisant les capteurs seront disponibles, Reed dit que cela devrait être bientôt. Je travaille sur beaucoup de choses que je ne verrai jamais de ma vie, dit-il. Cela arrivera dans ma vie.