Dans le cadre du projet AMARANTA (Advanced Multichannel fluorescence And Raman dual-microscope: A New Tool for biomedical Applications), nous proposons de développer un système de microscopie basé sur la détection du signal Raman émis par des cellules éclairées par des impulsions lumineuses ultra-courtes (~ de l’ordre de quelques picosecondes).

La détection du signal Raman pouvant être délicate, car peu puissante et présentant peu de contraste avec le bruit « lumineux » induit par la mesure, nous développerons une mesure de type SERDS (Shifted-Excitation Raman Difference Spectroscopy) basée sur une source laser impulsionnelle émettant un spectre relativement large. De plus, nous utiliserons la technologie des jets photoniques qui consiste à utiliser des microbilles diélectriques fabriquées en embout de fibre afin de maximiser la concentration du flux lumineux et ainsi optimiser le rapport signal-bruit.

Le microscope sera réalisé avec des composants fibrés (laser à fibre, fibres optique multi-canaux) de manière à préparer, pour une suite éventuelle du projet, une transformation en endoscope pour des mesures de type « in-vivo » chez l’humain. L’application principale du microscope, dans le cadre du projet, sera la détection de tumeurs cancéreuses, notamment celles du cancer de la vessie pour lequel les coûts de traitement sont particulièrement importants. En effet, le faible taux de mortalité ainsi que le fort taux de récidive entraînent un besoin de détection des tumeurs fiable et performant. La détection est effectuée en entraînant des algorithmes de classification en apprentissage automatique tels que les machines à vecteur de support.

Il est également prévu de tester la détection d’autres types de cancer comme le cancer de la prostate.

Conclusions

Nous sommes présentement à terminer la conception optique et optomécanique de la sonde ainsi que les instruments associés à l’injection laser et à la collection de lumière pour la spectroscopie. Plusieurs validations de ces systèmes sont en cours afin de pouvoir compléter les tests de fonctionnalité et entamer les tests cliniques.

En quoi est-ce porteur ? L’expertise développée dans le cadre du projet en conception de sonde destiné au cadre médical permet d’accroître l’expertise d’Optech dans ce domaine. Cette expertise de développement de produit est applicable aussi dans d’autres domaines tels que l’aérospatial et le domaine industriel.

Références

François Daoust,1,2 Tien Nguyen,1,2 Patrick Orsini,3 Jacques Bismuth,3 Marie-Maude de Denus-Baillargeon,3 Israel Veilleux,1,2 Alexandre Wetter,3 Philippe McKoy,3 Isabelle Dicaire,3 Maroun Massabki,3 Kevin Petrecca,4 Frédéric Leblond1,2, « Handheld-macroscopic-Raman-spectroscopy-imaging-instrument-for-machine-learning-based » (publié le 12 février 2021), SPIE Digital Library

1Polytechnique Montréal (Canada)
2CRCHUM (Canada)
3OPTECH Montreal (Canada)
4Montreal Neurological Institute and Hospital, McGill Univ. (Canada)