L’imagerie élémentaire par spectroscopie LIBS

De nouvelles applications en médecine

Elemental imaging using laser-induced breakdown spectroscopy: latest medical applications

¹ Institut Lumière Matière, CNRS UMR 5306, Lyon 1 University, Villeurbanne, France.
² Institute for Advanced Biosciences (IAB), Team « Cancer Targets and Experimental Therapeutics », Inserm U1209, CNRS UMR5309, Grenoble Alpes University, allée des Alpes, 38700 Grenoble, France.
³ Clinical Cancer Laboratory, Biochemistry Department, Grenoble Alpes University Hospital, Grenoble, France.

^* benoit.busser@univ-grenoble-alpes.fr

Résumé

L’imagerie multi-élémentaire des tissus biologiques grâce à la spectroscopie LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy) permet la visualisation directe de la distribution des éléments endogènes ou exogènes. Cette technologie est notamment utilisée pour mettre en image la cinétique des nanoparticules métalliques dans les organes d’élimination, mais également pour analyser la distribution physiologique des éléments biologiques in situ, et pour révéler la topographie des éléments chimiques, comme les métaux, dans des tissus humains qui ont été exposés à des agents extérieurs potentiellement toxiques. Fondée sur notre expérience et les travaux les plus récents dans le domaine de l’imagerie du contenu élémentaire des tissus animaux et humains, cette revue décrit les principes et les caractéristiques de l’instrumentation LIBS, présente certains aspects techniques pour mettre en place des expériences avec cet outil, montre les avantages et les limites de cette technologie, et s’intéresse aux différentes possibilités qu’offre l’imagerie LIBS pour des applications précliniques et médicales.

Abstract

Multi-elemental imaging of soft tissues using Laser-induced breakdown spectroscopy, also known as LIBS, allows for the direct visualization of the distribution of endogenous or exogenous elements within tissues. LIBS was used to image the kinetics of metal nanoparticles in elimination organs, but also the physiological distribution of biological elements in situ and the topography of chemicals or metals in exposed human tissues. Based on our experience and recent literature in the field of imaging the elemental content of animal and human specimens, this review describes the principle and characteristics of the instrument, technical considerations for setting up experiments with LIBS, its advantages, limitations and possibilities for pre-clinical and medical applications.