Médicament ou plagiat ?

Imaginez que vous tenez deux médicaments dans les mains. L’un d’eux est une contrefaçon, l’autre est l’original. Les deux sont visuellement identiques. Peut-on néanmoins différencier ces deux préparations ? La réponse est : oui. Des experts du Fraunhofer IAF travaillent sur un laser à cascade quantique (QCL) capable d’identifier et de détecter précisément des médicaments en quelques fractions de seconde.

La technologie derrière cette innovation est la spectroscopie par rétro-diffusion. Elle exploite le fait que chaque substance chimique absorbe une proportion individuelle de lumière infrarouge. « En irradiant une substance avec une source lumineuse appropriée, nous obtenons une rétro-diffusion caractéristique du matériau », explique le Dr Ralf Ostendorf, responsable du domaine « Laser à semi-conducteurs » au Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF à Fribourg. La gamme du spectre infrarouge moyen (MIR) est particulièrement adaptée pour identifier sans ambiguïté des substances et composés. La lumière dans cette gamme a une longueur d’onde comprise entre trois et 12 micromètres. Les molécules présentent dans cette plage spectrale un comportement d’absorption caractéristique, que le système de mesure QCL peut détecter de manière excellente.

Le QCL peut être réglé en quelques millisecondes pour cibler des lignes d’absorption spécifiques dans une large bande spectrale, ce qui signifie qu’il peut recueillir en un temps très court de nombreuses informations sur le comportement d’absorption d’une substance. « Grâce à la haute brillance spectrale du laser et à la rapidité de l’ajustement de la longueur d’onde, il est possible d’obtenir rapidement des conclusions très précises — semblables à une empreinte digitale humaine », explique Ostendorf. Le QCL développé par cette technologie peut ainsi détecter en temps réel même de très petites quantités d’une substance donnée, ce qui constitue une nette amélioration par rapport aux systèmes précédents.

Un système de mesure mobile pour le contrôle en ligne du processus

Les lasers à cascade quantique de haute précision sont développés par des chercheurs du Fraunhofer IAF en collaboration avec des collègues du Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS à Dresde. Le Fraunhofer IAF travaille sur le développement des puces laser, tandis que le Fraunhofer IPMS est responsable du réseau de diffraction optique miniaturisé du laser. En faisant pivoter ce réseau, la longueur d’onde peut être continuellement ajustée lors de l’« illumination » des substances.

Actuellement, l’équipe du projet prépare les lasers pour une utilisation dans l’industrie pharmaceutique : en laboratoire, les chercheurs ont déjà identifié de manière fiable les principes actifs de comprimés courants contre les maux de tête et la fièvre avec leur méthode. À l’avenir, la technologie devrait être utilisée dans la production de masse de médicaments comme contrôle en temps réel. Dès le processus de fabrication, les préparations défectueuses pourront être triées. « Non seulement il sera possible de trier rapidement les marges défectueuses, mais aussi de détecter de manière fiable les contrefaçons de médicaments. La vérification manuelle coûteuse et laborieuse deviendrait obsolète », résume Ostendorf la valeur ajoutée.

Les origines de cette méthode se trouvent dans le domaine de la sécurité : dans le cadre du projet européen « CHEQUERS », le Fraunhofer IAF développe par exemple un détecteur portable basé sur des lasers à cascade quantique, capable de reconnaître sans contact des substances explosives ou toxiques à distance sécurisée.

Actuellement, les chercheurs de Fribourg recherchent des partenaires industriels pour continuer à développer leur approche. « Des premiers échanges ont déjà eu lieu. Dans la prochaine étape, nous souhaitons également quantifier des substances individuelles dans un mélange actif », esquisse Ostendorf les défis futurs.

Pour plus d’informations sur le laser à cascade quantique, ses possibilités d’utilisation au Fraunhofer IAF et plus généralement dans le domaine des composants optoélectroniques, consultez :

- Composants optoélectroniques au Fraunhofer IAF : https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forschung/optoelektronische-bauelemente.html
- Ligne pilote pour composants photonique « MirPhab » : https://www.iaf.fraunhofer.de/de/leistungsangebot/halbleiterlaser/mirphab.html
- Lasers à semi-conducteurs au Fraunhofer IAF : https://www.iaf.fraunhofer.de/de/leistungsangebot/halbleiterlaser.html

À propos du Fraunhofer IAF à Fribourg

Le Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF est l’un des principaux centres de recherche dans le domaine des semi-conducteurs composés. Sur la base de ces semi-conducteurs, il développe des composants électroniques et optoélectroniques ainsi que des circuits intégrés et des systèmes. Dans une salle blanche de 1000 m² et dans 3000 m² d’autres laboratoires, sont installés des équipements d’épitaxie et de technologie ainsi que des techniques de mesure pour réaliser des circuits haute fréquence pour la communication, des modules de conversion de tension pour l’énergie, des détecteurs infrarouges et UV pour la sécurité, ainsi que des systèmes laser infrarouges pour la médecine. Parmi les développements importants de l’institut figurent des diodes électroluminescentes blanches à haute intensité pour l’éclairage, des amplificateurs de puissance économes en énergie pour la communication mobile, et des systèmes laser d’analyse très sensibles pour la surveillance de la qualité de l’eau potable.