Spectrométrie de masse à base de nanosystèmes pour agents biologiques de ultra hautes masses – NEMS-MS

Les appareils de mesure gravimétriques permettent de mesurer les masses dans le macro-monde (kilograms à nanograms), tandis que la spectrométrie de masse (MS) opère à l’échelle infinitésimale (attograms à yoctograms) en mesurant les rapports masse sur charge d’espèces ionisées. Entre ces deux régimes, réside ce qu’on pourrait appeler le “méso-monde”, un monde peuplé de virus, de spores, de champignong microscopiques, de bactéries, et d’organelles cellulaires. Faute de technologies appropriées, ces espèces ont jusqu’à présent échappé à la mesure de leur masse. Les systèmes nano-électro-mécaniques (NEMS) sont extrêmement sensibles à la masse inertielle des particules neutres ou ionisées s’adsorbant à leur surface, et ont fait preuve d’une résolution inégalée dans cette gamme de masse. Tandis que des preuves de concept du principe de NEMS-MS ont été démontrées, celles-ci ont été réalisées avec des interfaces encombrantes et peu efficaces qui ne sont pas adaptés à l’exploration systématique de la gamme de masse d’intérêt. Ce projet présente un plan pour développer de nouveau véhicules de délivrance pour les NEMS, les seuls dispositifs capables d’opérer dans le régime de ce « méso-monde ». Les objectifs à court terme du projet sont de développer un spectromètre de masse NEMS avec détection de charge ainsi qu’un système de nébulisation par ondes acoustiques de surface couplé à un détecteur NEMS qui permettront l’analyse de systèmes macromoléculaires trop grands pour être analysés par spectrométrie de masse conventionnelle. Aucune de ces approches n’a jamais été implémentée auparavant. Ces deux méthodes ciblent la détection de particules uniques, considérant le problème de section efficace de capture de bio-nanoparticules individuelles. Pour surmonter ces difficultés, un consortium solide a été rassemblé entre le LETI, le laboratoire EDyP and the l’UPMC. Cette équipe combine l’expertise en nano-systèmes, physique, biologie et développement d’instrumentation MS. L’objectif à long terme de cette recherche est de développer un appareil portable ayant la capacité de mesurer directement les masses de pathogènes posant une menace de bioterrorisme.