Towards the early malaria detection based on magneto-optical methods in specialty optical fiber

Résumé

La malaria est l'une des maladies transmises par vecteurs les plus graves et une préoccupation majeure pour la santé publique dans le monde entier. Cette maladie potentiellement létale est transmise par les moustiques dans les régions tropicales. Lors d'une piqûre de moustique, les parasites unicellulaires du plasmodium sont transportés par des moustiques infectés et entrent dans le sang humain. Le Plasmodium falciparum est le parasite responsable de la forme la plus grave de la malaria. Au niveau mondial, 300 à 500 millions de personnes sont infectées par la maladie chaque année et 1,5 à 2,7 millions de personnes en décèdent. La plupart des techniques de détection de la malaria dépendent de l'expertise, d'essais sophistiqués ainsi que de processus longs et fastidieux. Le sujet général de cette thèse concerne les capteurs à fibres optiques basés sur des fibres à cristaux photoniques (PCF) et des fibres spéciales (SF). Nous voulons connaître les avantages de l'utilisation de PCF et SF par rapport aux techniques de détection conventionnelles. En particulier, nous sommes intéressés par la détection du pigment de la malaria aux premiers stades de l'infection. Le pigment de la malaria, également connu sous le nom de hemozoin (Hz), est un sous-produit de la maladie formé pendant le cycle de croissance des parasites. Ces pigments ont une structure cristalline triclinique avec une morphologie variée selon l'espèce de parasite. Ils ont généralement une forme allongée en forme de tige, avec une longueur allant de 300 nm à 1 µm. Ces micro-cristaux sont inertes, insolubles dans les solutions aqueuses, de couleur marron foncée et ont une caractéristique paramagnétique. Chez une personne en bonne santé, Hz n'est pas présent. Par conséquent, Hz sert de biomarqueur diagnostique de l'infection à la malaria. L'importance et les singularités de ce biocristal ont incité les scientifiques à l'étudier comme cible potentielle pour les diagnostics et les thérapies contre la maladie à l'aide de techniques innovantes. En gros, l'extraction de Hz naturel (nHz) est un processus long et coûteux qui nécessite des installations biomédicales spéciales ainsi que l'expertise pour infecter des hôtes vivants (par exemple, des rats) avec la malaria et obtenir le nHz. Par conséquent, il existe un fort argument en faveur de la promotion de nouveaux progrès de la recherche dans ce domaine pour travailler avec la forme synthétique de Hz (SHz), également appelée β-hématine. Cette imitation de Hz a une structure qui est comparable physiquement et chimiquement à son homologue naturel. Plusieurs travaux antérieurs ont étudié la synthèse de Hz, tandis que d'autres ont examiné les caractéristiques physico-chimiques de la production de SHz. Cependant, il reste des lacunes dans la littérature scientifique sur la façon de contrôler la taille des composés SHz afin d'obtenir des dimensions similaires à celles de Hz naturellement présentes. Le but principal de cette thèse est de détecter SHz en utilisant des fibres à cristaux photoniques (PCF) basées sur les caractéristiques magnétiques de Hz. À cet égard, une procédure systématique pour produire des SHz avec des caractéristiques de taille contrôlables compatibles avec nHz a été démontrée. De plus, une caractérisation physique détaillée a été effectuée sur les échantillons obtenus, en utilisant divers diagnostics tels que la magnétométrie par échantillon vibrant (VSM), la microscopie électronique à balayage (SEM) et la mesure de l'indice de réfraction (RI). À notre connaissance, aucune étude n'a produit de SHz de taille comparable à ceux naturels tout en considérant les propriétés structurelles, optiques, chimiques et magnétiques dans une seule étude. Cette thèse est classée en trois parties différentes. Dans la première étape, la capacité du capteur proposé à détecter la présence de particules magnétiques dans une solution aqueuse a été considérée. Dans cette étape, les trous d'air des PCF infiltrés avec un fluide magnétique (MF) et la puissance transmise des PCF ont été surveillés en présence d'un champ magnétique. Dans la prochaine étape, nous nous sommes concentrés sur la synthèse de l'imitation de nHz à travers une procédure simple suivie d'une caractérisation détaillée. Enfin, nous avons considéré les performances du capteur pour détecter le SHz dans une solution aqueuse à différentes concentrations.

Date	13 avr. 2023
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Bora Ung (Directeur(-trice)) & Ricardo Izquierdo (Codirecteur(-trice))