Publié le 24 février 2026. Des chercheurs chinois ont mis au point un nouveau capteur optique capable de détecter des concentrations infimes de biomarqueurs dans le sang, ouvrant la voie à des diagnostics plus précoces et plus précis, notamment dans la lutte contre le cancer.
- Un nouveau capteur basé sur des points quantiques et l’optique non linéaire permet de détecter des biomarqueurs à des concentrations de 168 zM, soit une amélioration de plus de six ordres de grandeur par rapport aux biocapteurs optiques traditionnels.
- L’architecture du capteur s’inspire de la biologie et utilise des tétraèdres d’ADN pour positionner précisément les points quantiques, amplifiant ainsi le signal optique.
- Les chercheurs de l’Université de Shenzhen visent à miniaturiser ce dispositif pour en faire un outil de diagnostic portable utilisable au chevet du patient.
L’équipe de l’Université de Shenzhen a développé une plateforme de détection innovante, décrite dans la revue Optica, qui utilise des points quantiques de CdTe/ZnS pour amplifier les signaux optiques générés par les biomarqueurs. La détection de biomolécules à des concentrations extrêmement faibles représente un défi majeur en biodétection optique, en raison de la faible interaction entre la lumière et la matière.
Pour surmonter cette difficulté, les chercheurs ont misé sur l’optique non linéaire, et plus précisément sur la génération de deuxième harmonique (SHG), un phénomène qui permet d’amplifier les faibles réponses optiques. L’utilisation de points quantiques, capables de transférer efficacement l’énergie vers une surface nanostructurée, s’est avérée particulièrement prometteuse. Cependant, leur application à la biodétection restait complexe.
L’originalité du projet réside dans l’architecture bioinspirée qu’il propose. Des tétraèdres d’ADN, des nanostructures pyramidales auto-assemblées, sont utilisés pour fixer les points quantiques à une distance précise d’une surface de bisulfure de molybdène. Ces points quantiques renforcent le champ optique local créé par l’irradiation, amplifiant ainsi le signal SHG lorsqu’il interagit avec une molécule biomarqueur présente dans un échantillon sanguin.
« Notre capteur combine des nanostructures d’ADN avec des points quantiques et la technologie d’édition génétique CRISPR, pour détecter de faibles signaux de biomarqueurs en utilisant la génération de la seconde harmonique. »
Han Zhang, chef d’équipe à l’Université de Shenzhen
« Au lieu de considérer l’ADN uniquement comme une substance biologique, nous l’utilisons comme éléments de base programmables, nous permettant d’assembler les composants de notre capteur avec une précision nanométrique. »
Han Zhang, chef d’équipe à l’Université de Shenzhen
Lors de tests, le capteur a été utilisé pour détecter la fluorescence de miR-21, un biomarqueur microARN associé au cancer du poumon. Les résultats ont montré une multiplication du signal SHG par 124. De plus, la conception du capteur intègre un mécanisme de validation : la protéine Cas12a, utilisée dans la technologie CRISPR, coupe l’ADN contenant les points quantiques lorsque le biomarqueur est détecté, entraînant une diminution supplémentaire du signal SHG. Ce double signal confirme la présence du biomarqueur.
Grâce à son faible bruit de fond, le signal SHG permet de détecter même de très faibles concentrations de biomarqueurs, atteignant des limites de détection de 168 zM (zeptomolaire) pour les microARN, soit une amélioration significative par rapport aux biocapteurs optiques conventionnels. Le capteur s’est également avéré très spécifique, ne réagissant qu’au biomarqueur ciblé lié au cancer du poumon et ignorant d’autres brins d’ARN similaires.
Les prochaines étapes du projet consistent à miniaturiser la configuration optique afin de développer un appareil portable, utilisable au chevet du patient, dans des cliniques ou dans des zones isolées. Les chercheurs espèrent que cette technologie pourra simplifier le diagnostic des maladies, améliorer les taux de survie et réduire les coûts des soins de santé.
« En combinant la détection optique non linéaire, qui minimise efficacement le bruit de fond, avec une conception sans amplification, notre méthode offre un équilibre distinct entre vitesse et précision. »
Han Zhang, chef d’équipe à l’Université de Shenzhen