Il y a quatre ans, la pand茅mie de COVID-19 a pris le monde par surprise. De la fa莽on dont les gens interagissent 脿 la fa莽on dont ils apprennent et travaillent, la soci茅t茅 a chang茅 de fa莽on fondamentale, et nous sommes encore en train d'en mesurer l'impact. L'une des cons茅quences a 茅t茅 la pr茅occupation majeure concernant l'air que nous respirons et les particules que nous inhalons au quotidien. Avant l'av猫nement des masques et de la distanciation sociale, on ne se pr茅occupait que tr猫s peu de l'air qui nous entoure.
Parisa Ariya, professeure 脿 l'Universit茅 捆绑SM社区 et titulaire d'une double nomination au D茅partement de chimie et au D茅partement des sciences atmosph茅riques et oc茅aniques, a travaill茅 sur des questions de recherche fondamentale et appliqu茅e sur les processus physicochimiques impliquant des particules dans l'air, dans le cadre de la lutte contre le changement climatique. En mars et avril 2020, elle a r茅dig茅 huit demandes concernant l'utilisation d'une nouvelle technologie mise au point 脿 捆绑SM社区 : le microscope holographique en ligne nano-digital, ou nano-DIHM en abr茅g茅.
Une seule de ces demandes a 茅t茅 accept茅e, mais elle a permis 脿 l'茅tudiant en doctorat Devandra Pal d'茅tudier comment d茅tecter les agents pathog猫nes en suspension dans l'air 脿 l'aide du nanomicroscope holographique en ligne. Ce fut le d茅but, et plus tard, le projet a remport茅 le Tomlinson Science Award, le Fessenden Professorship in Science Innovation Award et le MSSI Ideas Fund Award. Ces succ猫s ont 茅t茅 suivis par des subventions du CRSNG et du CNRC. Cette s茅rie de r茅sultats a conduit 脿 la naissance du Patholyzer, une version portable plus petite du nano-DIHM pour le diagnostic, l'identification et la mesure des agents pathog猫nes.鈥�
Patholyzer聽: d茅tection en millisecondes
芦 Le Patholyzer est compos茅 de deux composants, un laser et une cam茅ra 禄, a expliqu茅 Pal. 芦 Les interactions entre les agents pathog猫nes et le laser sont enregistr茅es sur l'茅cran. Bien qu鈥檕n ne puisse rien voir 脿 l鈥櫯搃l nu, nous travaillons au d茅veloppement d鈥檜n m茅canisme de reconstruction num茅rique utilisant l鈥檌ntelligence artificielle, capable d鈥檌dentifier instantan茅ment les agents pathog猫nes. Le r茅sultat final sera un outil capable d鈥檌dentifier et de classer les agents pathog猫nes instantan茅ment et automatiquement 禄.
Le Patholyzer peut 锚tre utilis茅 pour d茅tecter les agents pathog猫nes plus efficacement que toute autre technologie actuellement disponible, car il ne n茅cessite aucun pr茅l猫vement ou traitement d'茅chantillons et peut rendre les r茅sultats en quelques millisecondes.
芦 La PCR est fantastique, mais elle n'est pas en temps r茅el 禄, note la professeure Ariya. 芦 Elle n茅cessite la collecte, le transport et le traitement d'茅chantillons, ce qui demande du temps et de l'expertise. Nous sommes en mesure de d茅tecter automatiquement - en quelques millisecondes et in situ - les agents pathog猫nes en suspension dans l'air 禄.鈥�
Un outil pour lutter contre la r茅sistance aux antibiotiques
Cette technologie de d茅tection pr茅sente un potentiel 茅norme dans la lutte contre la r茅sistance aux antimicrobiens (AMR), et l'茅quipe de Patholyzer est soutenue par le Fonds d'innovation de 捆绑SM社区 (FIM) et le Centre RAM de 捆绑SM社区 dans son parcours hors du laboratoire et dans l'espace commercial. Patholyzer a obtenu le niveau de soutien le plus 茅lev茅 du FIM, avec un financement de 50 000 $. L'entreprise a re莽u un financement suppl茅mentaire de 50 000 $ du Centre AMR et sera encadr茅e par des experts des deux organisations dans ses efforts pour commercialiser sa technologie.
La r茅sistance aux antibiotiques est la capacit茅 des micro-organismes, tels que les bact茅ries et les virus, 脿 persister en pr茅sence de m茅dicaments con莽us pour les d茅truire. Elle est acc茅l茅r茅e par l'utilisation humaine d'antimicrobiens pour pr茅venir ou traiter les infections chez les personnes, les animaux et l'environnement. En effet, l'acc茅l茅ration de ce ph茅nom猫ne explique pourquoi la r茅sistance aux antibiotiques devrait devenir l'une des principales causes de d茅c猫s dans le monde d'ici 脿 2050, avec un impact sur l'茅conomie mondiale estim茅 脿 100 000 milliards de dollars.
芦 Il existe de nombreuses applications diff茅rentes dans lesquelles nous voulons surveiller la pr茅sence ou l'absence de microbes pour la s茅curit茅 des patients, la s茅curit茅 de la population ou la s茅curit茅 de certains processus industriels, tels que la d茅couverte de m茅dicaments 禄, a expliqu茅 le Dr Dao Nguyen, fondatrice et directrice du centre AMR de 捆绑SM社区. 芦 Nous esp茅rons qu'avec le soutien suppl茅mentaire du centre AMR, ils disposeront des ressources n茅cessaires pour examiner les applications plus larges de cette technologie et d茅couvrir des applications prometteuses pour la lutte contre la r茅sistance antibiotique 禄.
Le futur est petit
Au cours des douze prochains mois, avec le soutien combin茅 du FIM et du centre AMR, l'茅quipe a pour objectif de miniaturiser l'appareil pour en faire un prototype portable qui pourra 锚tre test茅. Elle travaillera 茅galement 脿 la cr茅ation d'une biblioth猫que de classificateurs de pathog猫nes purs utilisant l'IA.
芦 Nous nous effor莽ons de rendre l'appareil encore plus petit, afin qu'il soit accessible 脿 un plus grand nombre de personnes et dans un plus grand nombre d'endroits 禄, a d茅clar茅 le professeur Parisa Ariya. 芦 C'est pourquoi le soutien du FIM et de l'AMR est tr猫s important, car il permet d'acc茅l茅rer la traduction de recherches tr猫s prometteuses en un syst猫me commercial. 禄
La technologie utilis茅e par le Patholyzer a 茅galement des applications qui vont au-del脿 de la lutte contre la r茅sistance aux antibiotiques.鈥�
芦 Ce qui est formidable avec cette technologie, c'est qu'il s'agit en fait d'un microscope qui peut 锚tre utilis茅 dans les trois milieux 禄, explique Robert Panetta, qui travaille en tant qu'associ茅 principal de recherche au laboratoire Ariya. 芦 C'est un outil de recherche 脿 usage g茅n茅ral qui nous permet de sonder l'apparence des choses et de voir comment elles interagissent les unes avec les autres d'une mani猫re physique 禄.
Le laboratoire Ariya a travaill茅 脿 l'adaptation du nano-DIHM 脿 de nombreuses fins, y compris la surveillance de l'environnement. Les projets du laboratoire comprennent la d茅tection de micro-plastiques dans la neige du campus de 捆绑SM社区 et la quantification du carbone noir dans l'air.鈥塋eur technologie est le premier microscope en temps r茅el au monde, et ils esp猫rent qu'elle pourra contribuer 脿 r茅soudre les probl猫mes urgents auxquels le monde est confront茅, du changement climatique 脿 la m茅decine g茅nomique.
