Article paru RMN
Haute résolution pour très petits échantillons
Un micro-détecteur permet d'analyser des échantillons solides et/ou en très faible quantité par Résonance magnétique nucléaire (RMN). Cette technologie ouvre de nombreuses perspectives d'applications industrielles et de recherche en biologie, biochimie, chimie, pharmacie, matériaux...
La Résonance magnétique nucléaire (RMN) est une technique d'analyse particulièrement intéressante car non-invasive : basée sur les propriétés magnétiques des noyaux des atomes, elle donne des images en 3D de l'intérieur d'une structure liquide ou solide.
La spectroscopie localisée par RMN renseigne ainsi sur la composition chimique en chaque point. Mais elle a ses limites : "elle est assez peu sensible et nécessite des heures d'acquisition de données pour avoir un spectre de qualité lorsque l'échantillon à analyser n'est pas un fluide homogène mais un solide ou un matériau hétérogène en petite quantité", précise Dimitrios Sakellariou, dépositaire avec Jacques-François Jacquinot, tous deux chercheurs à l'Iramis*, de deux brevets sur un concept particulièrement innovant de RMN. Celui-ci permet d'analyser ce type d'échantillons, en quelques secondes, à l'échelle du nanolitre. Pour ces cas particuliers, des détecteurs statiques peu sensibles avaient été développés, basés sur une "rotation à l'angle magique" - on fait tourner l'échantillon sur lui-même à quelques milliers de tours par seconde selon un angle de 54,7° avec l'axe du champ magnétique. "Notre solution, baptisée MACS (pour Magic Angle Coil Spinning) est basée sur ce concept**, explique Dimitrios Sakellariou. Elle peut être dix fois plus sensible, voire plus, car la détection se fait au plus près de l'échantillon".
Plus performante, plus économique
Atout majeur de la solution : elle s'adapte aux appareils commerciaux de RMN. "Nous avons eu l'idée de faire tourner notre micro-échantillon à l'intérieur de ce détecteur fixe, poursuit-il. Pour chaque micro-échantillon, nous concevons une micro-bobine adaptée à sa taille. Ce micro-détecteur tourne avec l'échantillon, et envoie et reçoit des informations par radiofréquence au détecteur fixe". La simplicité de cette solution, à la fois plus performante et économique, ouvre de nombreuses perspectives d'applications.
Exemple : dans le biomédical, pour des études de micro-biopsies dans les hôpitaux, des analyses de protéines en petite quantité, en métabolomique (analyse des métabolites - produits de transformation - d'un tissu biologique), pour l'étude d'un tout petit nombre de cellules ou encore d'échantillons biologiques sensibles à la chaleur, préservés gelés...
Dans l'industrie chimique, de telles solutions permettraient d'étudier des matériaux dangereux que l'on souhaite manipuler en très petite quantité comme des matériaux radioactifs, explosifs ou biologiques nocifs comme les prions. "Le porte-échantillon peut en plus faire office de barrière de confinement", ajoute Dimitrios Sakellariou. L'industrie pharmaceutique pourrait ainsi étudier, à haut débit, l'activité de médicaments solides en fonction de leur forme cristalline ou analyser par RMN des "laboratoires-sur-puce".
* Institut rayonnement matière Saclay.
** D. Sakellariou et al., Nature 447, 694-697, 2007.
