Development of a Spatial Offset Raman Spectroscopy (SORS) Platform for Biological Tissue Interrogation

La spectroscopie Raman (RS) devient un outil de plus en plus populaire pour le diagnostic du cancer. Mesurant la diffusion inélastique de la lumière associée aux modes de vibration des molécules, le signal Raman est spécifique à la composition moléculaire d'un échantillon. Lorsqu'il est mesuré sur un échantillon biologique, le signal Raman peut être utilisé pour la caractérisation et l'identification de celui-ci, et ainsi mener à un diagnostic. De plus, le signal Raman est entièrement intrinsèque et peut être couplé à un algorithme d'apprentissage automatique permettant la classification de tissus en temps réel. Au cours de la dernière décennie, une technique baptisée spectroscopie Raman à décalage spatial (SORS) a été utilisée afin d'augmenter la profondeur de pénétration du signal Raman dans les tissus biologiques. Cependant, aucun modèle empirique n'a été établi permettant de relier le décalage spatial et la profondeur de pénétration pour une large gamme de propriétés optiques d'échantillons. De plus, l'effet de l'ouverture numérique (NA) des fibres optiques sur le signal SORS acquis reste inexploré. Ce projet consiste en la conception et la validation d'une plateforme de caractérisation SORS pour l'interrogation de tissus biologiques. Tout d'abord, un système d'acquisition Raman existant a été optimisé et modernisé pour être utilisable avec une plate-forme de caractérisation SORS. En remplaçant les contrôleurs laser et en reprogrammant le logiciel d'acquisition, le contrôle de puissance laser a été amélioré et le temps d'acquisition a été réduit. Deuxièmement, les outils logiciel de traitement et de classification des signaux Raman existants ont été mis à jour afin d'inclure des algorithmes d'extraction d'information et de permettre aux modèles de classification d'être exportés et validés sur de nouvelles données. Enfin, une plate-forme de caractérisation SORS a été conçue et validée sur des fantômes optique nylon-PDMS à deux couches. En procédant à par enduction centrifuge du PDMS sur les disques de nylon, il a été possible d'obtenir de manière répétable une couche supérieure de 500 ± 50 um de PDMS. Du TiO2 a été ajouté au mélange de PDMS avant l'enduction ce qui a permis de modifier le coefficient de diffusion du PDMS. Les coefficients de diffusion des fantômes ont été mesurés de 0 cm−1 à 30 cm−1.