Den biofotoniske bruken av lys til analyse av biologiske objekter, men også deres endringer. Det er en ny vitenskap som kombinerer biologi og fotonikk . Fotonikk er vitenskapen som omhandler generering, manipulasjon og påvisning av fotoner som er "kvantevesener". Disse kvantevesenene når de formerer seg, er representert av en bølge (se brytningsindeks ), nærmere bestemt en elektromagnetisk bølge . Når det gjelder biofotonikk, begrenser vi oss til vinduet med vann der absorpsjonen er lav, som er den ultrafiolette , synlige og nær infrarøde delen . Dette vinduet kalt UV-Vis-NIR tilsvarer det elektroniske spekteret . Når disse kvantevesenene blir målt, blir de representert av et kroppsstoff eller en partikkel, og vi snakker om bølgepartikkerdualitet . Opprinnelig ble fotonikk sett på som et bilde av elektronikk med tanke på at fotoner skulle spille en sentral rolle i teknologier som elektroner som også er kvantevesener, men de har masse og en elektrisk ladning (og går ikke med lysets hastighet. ). Dette elektroniske spekteret er den delen av elektromagnetiske bølger som samhandler med valenselektroner på en veldig spesiell måte. Det grenser til vakuumets UV og røntgenstrålene som man kaller ioniserende stråling som forårsaker ionisering ) og er veldig skadelige. UV-Vis-NIR-vinduet tilsvarer elektroniske overganger og forskjellige typer elektronforskyvning . Levende ting bruker mye av disse formene for energiomdannelse mellom disse to typene kvantevesener, for eksempel fotosyntese , de molekylære mekanismene for synet , syntesen av vitamin D ... Et av de sentrale problemene med biofotonikk er å kvantifisere "bivirkninger" av UV-Vis-NIR-stråling på levende organismer fra molekylær skala (f.eks. fotolyse ) til økologiske skalaer.
De biophotonics er ikke bare en form for sidestilling ( tverrfaglig ) eller kryss ( tverr ) av disse to fag, men er transdisciplinarity . For å plassere biofotonikk i et bredt perspektiv, kan man konsultere optikkens historie , kronologien om biologi og historien om naturhistorien, spesielt avsnittene om optisk mikroskopi. Man kan tro at biofotonikk alltid har eksistert som en del av biologien eller en del av optikken, men faktisk skjedde bevisstheten om fremveksten av en ny disiplin med sin egen blandede kultur i juni 1989 av det redaksjonelle faktum om å ha gruppert 22 artikler for første gang i et anerkjent tidsskrift. Den felles publikasjonen av 22 artikler om de optiske egenskapene til pattedyrvev var en avgjørende markør.
I historien om fransk biofotonikk kan vi identifisere tre stadier:
Biofotonikk er ikke bare studiet av fenomener knyttet til biovitenskap ved hjelp av optikk og fotonikk . Dermed har biofotonikk også ført til nye veier innen optikk, for eksempel gjennom bruk av kunnskap om biologiske objekter om strukturering av levende materie som genererer interferens (se for eksempel fotonisk krystall ). Vi kan derfor se at koblingen mellom de to gamle akademiske fagene skjer i begge retninger. Til slutt er hjertet av biofotonikk studiet av samspillet mellom lys og levende ting. I den ikke-uttømmende listen nedenfor vises de viktigste bruksområdene for biofotonikk.
Biofotonikk har tre hovedområder:
(i) enten vi ønsker å analysere biologiske objekter og derfor minimere modifikasjonene indusert av stråling,
(ii) eller modifisere disse biologiske objektene,
(iii) eller bruke kjemiske strukturer (dvs. hemoglobin ) og / eller fysisk ( dvs. iridescens ) av levende ting for å modifisere lysets oppførsel. I biofotonikk klassifiseres ofte underdomener etter teknikk.
Utover det optiske mikroskopet , gjelder et av de viktigste feltene mikroskopier. Biofotonikk behandler også utviklingen av verktøy for optisk mikroskopi for avbildning av levende celler og vev. Dens fordel fremfor andre teknikker er tilgang til biologisk bildebehandling under fysiologiske forhold. Den nåværende utviklingen tar sikte på å få tilgang til bedre optiske komponenter og nye optiske kontraster for å oppnå for eksempel bedre følsomhet eller bedre optisk oppløsning for å gå ned til nanometrisk oppløsning (vi snakker ikke lenger om mikroskopi, men om nanoskopi ). De optiske kontrastene som brukes er hovedsakelig absorpsjon (optisk) , fluorescens , to-foton fluorescens, ikke-lineær optikk (generering av andre harmoniske, tredje harmoniske, etc.), og forskjeller i brytningsindeks . En av hindringene for disse teknikkene er i spesielt fotobleking .