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Une caméra bio-inspirée révolutionne la chirurgie cancéreuse

Une caméra bio-inspirée révolutionne la chirurgie cancéreuse

En mimant le système visuel du papillon Morpho, des chercheurs ont créé une caméra qui fournit aux chirurgiens des images de grande précision simultanément dans le visible et le proche infrarouge.

Ses ailes bleutées métalliques inspirent déjà le développement d’écrans antireflets et de matériaux hydrophobes. Mais cette fois-ci, ce sont les yeux du papillon Morpho qui ont suscité l’intérêt d’une équipe de scientifiques américaine dirigée par l’Université Saint-Louis. Les yeux composés de l’animal contiennent des nanostructures optiques qui lui permettent de détecter des informations multi spectrales. Les chercheurs américains se sont inspirés de ce système de vision naturel pour mettre au point une caméra capable de fournir simultanément des images dans le visible et dans le proche infrarouge.

A l’échelle nanométrique, ils ont créé un motif dont chaque pixel est composé de couches alternatives de SiO2 et TiO2. Ces deux matériaux diélectriques agissent comme des filtres qui laissent passer certaines longueurs d’ondes et en réfléchissent d’autres. En modifiant l’épaisseur et la périodicité de ces couches, il est possible de créer des pixels sensibles aux différentes longueurs d’onde. L’ensemble a été déposé sur un unique détecteur, un semi-conducteur à base de silicium.

Une caméra insensible aux variations de température

Les caméras multi spectrales sont principalement utilisées en médecine oncologique où les chirurgiens doivent éliminer toute la tumeur sans atteindre les tissus sains. Pour ça, ils ont besoin d’identifier avec précision à la fois les structures anatomiques mais aussi les marqueurs fluorescents qui ciblent les cellules cancéreuses. Les instruments utilisés actuellement sont composés de plusieurs éléments optiques comme des séparateurs de faisceaux et des lentilles relais qui permettent de séparer les longueurs d’onde visibles et infrarouges pour les envoyer sur différents détecteurs.

Des variations de température peuvent affecter ces dispositifs qui ne fournissent pas toujours des images parfaitement alignées. Avec leur nouvelle structure, les scientifiques ont pu intégrer les détecteurs de lumière et les dispositifs optiques sur une même unité. Leur caméra bio-inspirée présente une précision spatiale sept fois supérieure à celle des dispositifs actuels. Elle permet une bonne détection de la fluorescence même sous un fort éclairage chirurgical. Et sa petite taille et son poids (une vingtaine de grammes) permettent d’envisager son utilisation pour des endoscopies.

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