La biofotónica el uso de la luz para el análisis de objetos biológicos pero también sus cambios. Es una nueva ciencia que combina biología y fotónica . La fotónica es la ciencia que se ocupa de la generación, manipulación y detección de fotones que son "seres cuánticos". Estos seres cuánticos cuando se propagan están representados por una onda (ver Índice de refracción ), más exactamente una onda electromagnética . En el caso de la biofotónica, nos limitamos a la ventana de agua donde la absorción es baja, que es la parte ultravioleta , visible e infrarroja cercana . Esta ventana denominada UV-Vis-NIR corresponde al espectro electrónico . Cuando se miden estos seres cuánticos, entonces se representan mediante un corpúsculo o una partícula y hablamos de dualidad onda-partícula . Inicialmente se pensó en la fotónica como una imagen de la electrónica considerando que los fotones iban a jugar un papel central en tecnologías como los electrones que también son seres cuánticos pero tienen masa y carga eléctrica (y no van a la velocidad de la luz). ). Este espectro electrónico es la parte de ondas electromagnéticas que interactúan con los electrones de valencia de una forma muy particular. Está bordeado por los rayos ultravioleta del vacío y los rayos X ( que se llaman radiaciones ionizantes que causan ionizaciones ) y son muy dañinos. La ventana UV-Vis-NIR corresponde a transiciones electrónicas y varios tipos de desplazamiento de electrones . Los seres vivos hacen mucho uso de estas formas de conversión de energía entre estos dos tipos de seres cuánticos, por ejemplo la fotosíntesis , los mecanismos moleculares de la visión , la síntesis de vitamina D ... Uno de los problemas centrales de la biofotónica es cuantificar la "efectos secundarios" de la radiación UV-Vis-NIR en organismos vivos desde la escala molecular (por ejemplo, fotólisis ) hasta las escalas ecológicas.
La biofotónica no es solo una forma de yuxtaposición ( multidisciplinar ) o intersección ( interdisciplinar ) de estas dos ciencias sino que es la transdisciplinariedad . Para situar la biofotónica en una perspectiva amplia, se pueden consultar la Historia de la óptica , la Cronología de la biología y la Historia de la historia natural, en particular las secciones sobre microscopía óptica. Se podría pensar que la biofotónica siempre ha existido como parte de la biología o de la óptica, pero de hecho, la conciencia del surgimiento de una nueva disciplina con su propia cultura mixta se produjo en junio de 1989 por el hecho editorial de haber agrupado 22 artículos por primera vez en una revista reconocida. La publicación conjunta de 22 artículos sobre las propiedades ópticas de los tejidos de mamíferos fue un marcador decisivo.
En la historia de la biofotónica francesa, podemos identificar tres etapas:
La biofotónica no es solo el estudio de fenómenos vinculados a las ciencias de la vida utilizando la óptica y la fotónica . Así, la biofotónica también ha traído nuevas vías en la óptica, por ejemplo, mediante el uso del conocimiento de los objetos biológicos sobre la estructuración de la materia viva que genera interferencias (ver, por ejemplo, el cristal fotónico ). Por tanto, podemos ver que el acoplamiento entre las dos antiguas disciplinas académicas se produce en ambas direcciones. Finalmente, el corazón de la biofotónica es el estudio de la interacción entre la luz y los seres vivos. En la lista no exhaustiva a continuación, aparecen los principales campos de aplicación de la biofotónica.
La biofotónica tiene tres áreas principales:
(i) o queremos analizar objetos biológicos y por lo tanto minimizar las modificaciones inducidas por la radiación,
(ii) o modificar estos objetos biológicos,
(iii) o utilizar estructuras químicas (es decir, hemoglobina ) y / o físicas ( es decir, iridiscencia ) de los seres vivos para modificar el comportamiento de la luz. En biofotónica, los subdominios a menudo se clasifican según la técnica.
Más allá del microscopio óptico , uno de los campos más importantes se refiere a la microscopía. La biofotónica también se ocupa del desarrollo de herramientas de microscopía óptica para obtener imágenes de células y tejidos vivos. Su ventaja, frente a otras técnicas, es el acceso a imágenes biológicas en condiciones fisiológicas. Los desarrollos actuales apuntan a acceder a mejores componentes ópticos y nuevos contrastes ópticos para conseguir, por ejemplo, una mejor sensibilidad, o una mejor resolución óptica para bajar a la resolución nanométrica (ya no hablamos de microscopía sino de nanoscopía ). Los contrastes ópticos utilizados son principalmente Absorción (óptica) , fluorescencia , fluorescencia de dos fotones, óptica no lineal (generación de segundo armónico, tercer armónico, etc.) y diferencias en el índice de refracción . Uno de los obstáculos de estas técnicas está en en particular el fotoblanqueo .