Conclusion

Un des challenge actuels dans le domaine des nanotechnologies est de pouvoir imager rapidement et avec précision des nanoparticules (NPs). Actuellement, les approches de microscopie électronique à transmission ou à balayage sont généralement utilisées pour réaliser la caractérisation des NPs alors que la microscopie photonique est très peu utilisée. La raison principale est que la résolution latérale obtenue en microscopie électronique est de l'ordre du nanomètre alors qu'elle est d'environ 250 nm en microscopie photonique. A l'inverse, la préparation des échantillons pour la microscopie électronique est souvent longue et laborieuse.

Le développement récent de la microscopie STED, microscopie photonique de fluorescence dite de super-résolution, offre de nouvelles applications avec une résolution latérale de l'ordre de 50 nm adaptée donc à la taille des NPs. Parmi la grande diversité de NPs, certaines présentent des propriétés de fluorescence intrinsèques comme les nanoparticules de diamant, ou induites (ajout de fluorochrome) comme les fluosphères. L'approche expérimentale que nous avons menée sur un système STED commercial installé à l'Université de Rouen a permis de résoudre le diamètre de fluosphères à près de 60 nm pour un diamètre théorique de 48 nm. Une post-acquisition par déconvolution permettrait d'amélioration encore le diamètre mesuré. En revanche, les images de NPS de diamant étaient floues car les NPs n'étaient pas suffisamment immobilisées dans le milieu de montage.

D'autres NPs qui ne présentent pas de propriété de fluorescence comme les nanobilles d'or, peuvent toutefois être imagées en microscopie photonique confocale (résolution latérale d'environ 200 nm) par détection du laser d'excitation qui est réfléchi par la NP. Cette approche est particulièrement intéressante car elle permet de s'assurer de l'alignement du laser de déplétion STED en forme de donut autour la NP et donc des performances du système.

Même si nous avons rencontré des difficultés dans la préparation des NPs de diamant pour les immobiliser, la microscopie STED permet une relative simplicité de préparations des échantillons contrairement à la microscopie électronique. De plus, la microscopie STED, à l'inverse de la microscopie électronique, permet l'étude des échantillons biologiques vivants, caractéristique qui se révèle très intéressante dans le cadre d'évaluation des risques de toxicité des NPs. Bien qu'important, le coût d'un microscope STED (800 k€) reste inférieur à celui d'un microscope électronique (1 à 2 millions €).

D'après Busko et coll, 2012.

L'ensemble de ces arguments indiquent que la microscopie STED est une approche complémentaire de la microscopie électronique pour l'étude des NPs et des nanomatériaux en général. La microscopie STED est adaptée à l'étude des NPs fluorescente, avec une limite de résolution latérale proche de 50 nm après post-acquisition et une préparation relativement simple des échantillons.