Les LED UV détectent et désinfectent

Intenses, froides et à longue durée de vie, les LED UV surpassent les lampes UV et peuvent améliorer les applications d'imagerie.

Par GEN News

Les contaminants biomoléculaires n'aiment pas les projecteurs, surtout s'il s'agit de projecteurs à ultraviolets (UV). Les contaminants biomoléculaires doivent donc vraiment détester l'éblouissement intense des systèmes de décontamination qui utilisent des diodes électroluminescentes (DEL) UV. L'un de ces systèmes a récemment démontré qu'il pouvait inactiver de manière irréversible la RNase A, un contaminant omniprésent dans les laboratoires de séquençage et d'analyse de l'ARN.

Les systèmes de décontamination ne sont pas les seuls à tirer parti de la technologie LED UV. En incorporant la technologie LED UV, les instruments de chromatographie/spectroscopie affinent leurs capacités de détection et les systèmes de stérilisation renforcent leur pouvoir germicide.

Tous ces systèmes de LED UV sont disponibles auprès de Phoseon Technology, une société qui a une solide expérience des dispositifs semi-conducteurs à l'état solide. Il n'y a pas si longtemps, les LED UV de Phoseon étaient confinées aux opérations de séchage industriel. Aujourd'hui, ces LED UV pénètrent dans les sciences de la vie, remplaçant les lampes UV relativement inefficaces et éliminant le besoin de produits chimiques agressifs et de traitements thermiques à long terme. Les LED UV de la société encouragent même les visionnaires de l'UV à prévoir des applications plus ambitieuses.

La lumière UV dans la bande de fréquence UV-C, ou "UV profond", a toujours eu la capacité d'induire la fluorescence dans le matériel biologique. Mais maintenant que la lumière UV-C peut être manipulée beaucoup plus efficacement grâce à la technologie des LED UV, des applications autrefois peu pratiques semblent plus réalistes. Par exemple, l'imagerie par fluorescence sans marquage, qui implique l'excitation, la détection et éventuellement la modification de molécules dans les tissus, est une possibilité à court terme pour la recherche en sciences de la vie. Les applications diagnostiques sont également des possibilités intéressantes, même si leur réalisation prendra un peu plus de temps.

En utilisant la technologie LED UV de Phoseon, les chercheurs ont inactivé la RNase A, un contaminant omniprésent, offrant ainsi une alternative à la décontamination chimique ou thermique.

Une idée lumineuse

En 2002, Phoseon a commencé à fournir des LED UV optimisées pour la réticulation industrielle des chaînes de polymères dans les adhésifs et les revêtements. Phoseon a ensuite décidé d'utiliser sa technologie de base pour apporter aux sciences de la vie la puissance, la stabilité et le contrôle qui la distinguaient dans l'application industrielle. L'apparente incursion dans les sciences de la vie, qui a officiellement débuté en 2017, était en fait l'aboutissement de travaux préparatoires et analytiques qui remontaient à 2011.

Bien que le durcissement industriel et les sciences de la vie soient très différents, ils peuvent tous deux bénéficier des progrès de la technologie UV. Les technologies UV traditionnelles reposent sur des sources lumineuses au xénon, à l'halogène, au mercure ou au deutérium. Ces sources sont relativement lentes pour la décontamination et génèrent une chaleur excessive.

" Les lampes UV font des étincelles, et leur rendement se dégrade avec le temps ", explique Chad Taggard, vice-président et directeur général de la division sciences de la vie de Phoseon. "Elles nécessitent également une tension élevée".

Bon nombre des limites des lampes UV peuvent être surmontées par les LED UV, qui sont construites sur une électronique à semi-conducteurs et offrent une constance à long terme. "L'intensité est la même d'une minute à l'autre, et d'une année à l'autre", note Jay Pasquantonio, directeur de la stratégie de Phoseon. "C'est la même chose des années plus tard que le premier jour. C'est important lorsque vous pensez à la répétabilité du processus. Nous pouvons fournir plus de puissance en termes d'intensité UV que quiconque, ainsi que le contrôle et la stabilité."

Plus précisément, dit-il, la technologie de matrice lumineuse à semi-conducteurs (SLM™) à l'état solide de Phoseon offre :

• Inactivation de molécules (y compris les enzymes) et de micro-organismes qui, auparavant, ne pouvaient être inactivés que par des produits chimiques ou une chaleur élevée.
• Des températures de fonctionnement plus basses (jusqu'à 40°C contre les 200°C des technologies concurrentes).
• Démarrage instantané.
• Une durée de vie supérieure à 10 000 heures.

"La désinfection par LED UV est beaucoup plus rapide que les autres approches", affirme Pasquantonio, soulignant que certains articles peuvent être désinfectés en quelques minutes contre les 30 ou plus que prendrait la même désinfection avec d'autres technologies. "Si nous pouvons rendre le flux de travail du laboratoire plus productif, c'est une victoire pour nos clients."

En outre, les longueurs d'onde accordables améliorent les capacités. Par exemple, les détecteurs à semi-conducteurs KeyView de Phoseon pour la chromatographie couvrent des longueurs d'onde de 210 à 800 nm, tandis que les nouvelles technologies UV profondes permettent d'utiliser des longueurs d'onde de 215 nm et 220 nm pour l'analyse des protéines et des éléments.

Comme la technologie de décontamination de Phoseon fonctionne en quelques minutes seulement et ne laisse aucun résidu, les chercheurs économisent un temps et un argent considérables.

Innover à la vitesse de l'UV

Phoseon a développé une culture d'innovation continue. L'entreprise encourage ses scientifiques, ses ingénieurs et ses gestionnaires à adopter un changement constant et à anticiper les besoins des clients pour des produits meilleurs et plus rapides.

"Nous avons tendance à être plus rapides que nos clients", observe M. Taggard. "Nous disposons d'une technologie disruptive, et nous agissons rapidement pour fournir des solutions sur le marché. Nous voulons aller de plus en plus vite."

Phoseon, impatient face à l'apparente "paralysie par l'analyse" du marché, a décidé de lancer son système de décontamination KeyPro en mars dernier, bien avant la date prévue. (KeyPro permet aux chercheurs d'ARN et aux responsables de laboratoire de décontaminer les équipements après l'ajout de réactifs et juste avant l'ajout d'échantillons).

"Franchement, nous avançons généralement plus vite que les équipes de développement internes", déclare M. Taggard. "Cela signifie que nous pouvons être plus qu'un fournisseur. Nous pouvons être une extension de l'équipe de R&D d'un client. Lorsqu'un client adopte ce modèle, nous pouvons l'aider à mettre un produit sur le marché plus rapidement. Avec KeyPro, nous savions que nous pouvions terminer le projet rapidement et le mettre à la disposition des entreprises et des utilisateurs finaux, alors nous avons dit : "Allons-y !"

Le système de décontamination KeyPro permet aux utilisateurs de décontaminer l'équipement juste avant d'ajouter l'échantillon, ce qui réduit les risques de contamination.

C'est Phoseon Inside

Bien que le KeyPro et une poignée d'autres solutions soient conçus pour les utilisateurs finaux, la plupart des sources lumineuses Phoseon sont vendues en tant que sous-systèmes aux OEM du monde entier. "Le développement est une approche à deux volets", déclare M. Taggard. Les ingénieurs et les scientifiques de l'entreprise se concentrent sur l'exploration des interactions physiques, chimiques et biologiques de la lumière, et se consacrent entièrement aux LED. L'objectif est de dépasser continuellement les limites préconçues de la puissance, de la stabilité, de la sensibilité et de la miniaturisation, et d'améliorer l'utilité de la LED UV comme source de lumière.

Lorsque Phoseon travaille avec un client, les membres du personnel de Phoseon collaborent étroitement avec leurs homologues basés chez le client. "Nous synchronisons notre système avec celui de l'équipementier, nous réalisons des expériences pour fournir des données d'efficacité et nos ingénieurs travaillent en étroite collaboration avec les ingénieurs de l'équipementier", explique Mme Taggard. Ensuite, Phoseon s'assure qu'il dispose des informations dont l'équipe marketing de l'équipementier aura besoin.

Phoseon reçoit également les commentaires des utilisateurs finaux. "Il y a beaucoup de choses qu'une LED UV peut faire", remarque M. Taggard. "Cela devient un volant d'inertie de ce qui est possible", car les clients s'intéressent à l'élargissement des applications d'une solution, puis continuent à en faire davantage.

La stérilisation est un exemple d'application en expansion des LED UV. Aux États-Unis, la plupart des outils chirurgicaux sont jetables, mais en Europe, les instruments à usage unique sont découragés. Lorsque les instruments sont réutilisés, les technologies de retraitement doivent être complètes sans altérer leur fonction. La désinfection par ultraviolets est une technologie de retraitement qui offre un délai d'exécution plus court que les méthodes chimiques et thermiques.

La technologie UV-C est un autre exemple. En plus d'être efficaces pour la désinfection, les UV-C peuvent détecter et modifier les molécules biologiques. Cette capacité d'autofluorescence les rend utiles pour l'imagerie hautement spécialisée. À terme, elle pourrait être utilisée pour le diagnostic au chevet du patient afin d'identifier les états pathologiques.

"Nos objectifs sont assez simples", déclare M. Taggard. "Nous connaissons une croissance très rapide, et nous voulons que cela continue." Le plus grand défi à cet égard, comme pour toute technologie perturbatrice, est de surmonter l'inertie du marché. Alors que les clients potentiels et leurs utilisateurs finaux reconnaissent les avantages de cette approche de la désinfection, de la stérilisation, de la décontamination et de la chromatographie, il faut du temps aux OEM pour intégrer la technologie LED UV dans leurs produits. À terme, ce défi s'étendra aux diagnostics.

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