Quand des microlasers comestibles servent de codes-barres et de biocapteurs pour la sécurité alimentaire

Des chercheurs de Ljubljana, en Slovénie, ont mis au point un système de sécurité alimentaire permettant de contrôler et de vérifier les produits.

Des chercheurs de l’Institut Jožef Stefan à Ljubljana, en Slovénie, ont mis au point ce qu’ils appellent des « microlasers comestibles », de minuscules lasers entièrement fabriqués à partir de matériaux alimentaires, qui peuvent être utilisés pour la surveillance des aliments, l’authentification des produits et l’étiquetage.

Ces microlasers comestibles sont composés de gouttelettes d’huile ou de mélanges eau-glycérol dopés avec des substances naturelles à gain optique, telles que la chlorophylle (le pigment vert des feuilles) ou la riboflavine (vitamine B2).

Les chercheurs ont montré que l’huile d’olive contient déjà suffisamment de chlorophylle pour être utilisée directement comme laser sous forme de gouttelettes, sans qu’il soit nécessaire d’ajouter d’autres ingrédients. Ils peuvent être excités à l’aide d’une lumière externe, telle qu’un laser pulsé. Cette recherche est décrite dans la revue Advanced Optical Materials.

Les microlasers comestibles peuvent être réalisés dans différentes configurations, notamment en mode « galerie chuchotante », dans lequel la lumière circule à l’intérieur d’une gouttelette, et en cavités Fabry-Pérot, dans lesquelles la lumière se reflète entre deux surfaces. Leurs propriétés d’émission peuvent être ajustées en modifiant la taille de la cavité ou les conditions environnantes, telles que l’indice de réfraction du milieu.

Grâce à leur émission très sensible, les microlasers peuvent servir à la fois de codes-barres optiques et de capteurs. Par exemple, des chercheurs ont encodé une date dans une compote de pêches à l’aide de codes-barres microlaser intégrés dans l’aliment. Le code-barres est resté optiquement stable et lisible pendant plus d’un an. Dans d’autres expériences, des microlasers comestibles ont été conçus pour réagir aux changements de pH, de température, de concentration en sucre et de croissance microbienne, offrant ainsi une plateforme pour la détection en temps réel de la fraîcheur des aliments.

Sans danger pour les aliments

Selon les chercheurs, il est important de noter que ces microlasers n’altèrent pas la valeur nutritionnelle ni le goût des aliments et conviennent aux végétariens. Cette approche combine la photonique et la science alimentaire d’une manière novatrice et biocompatible qui pourrait réduire le gaspillage alimentaire, détecter les contrefaçons et améliorer le contrôle de la qualité des aliments.

Au-delà de l’industrie alimentaire, cette technologie laser comestible pourrait également trouver des applications dans les domaines pharmaceutique, cosmétique, agricole et autres où les codes-barres et capteurs biocompatibles et ingérables sont précieux.

Abdur Rehman Anwar, le Dr Maruša Mur et le Dr Matjaž Humar sont des physiciens travaillant au laboratoire de biophotonique, de photonique douce et d’optique quantique de l’Institut Jožef Stefan. Anwar, un jeune chercheur, est titulaire d’un master obtenu au Pakistan, où il a travaillé sur les LED. Il se concentre actuellement sur le développement de codes-barres et de capteurs à base de microlasers.

Le Dr Maruša Mur est une chercheuse postdoctorale dont les recherches de doctorat ont porté sur les microdispositifs photoniques et les défauts topologiques dans les cristaux liquides. Ses travaux actuels explorent la photonique bio-intégrée et l’intégration de microdispositifs dans les systèmes biologiques. Le Dr Matjaž Humar dirige le laboratoire et est titulaire d’un doctorat en microrésonateurs optiques. Ancien chercheur postdoctoral à la Harvard Medical School, il a été le pionnier des lasers intracellulaires. Il a reçu deux bourses ERC et Marie Skłodowska-Curie.

Source : Institut Jožef Stefan