L' »acoustofluidique intelligente » pourrait accélérer la médecine personnalisée grâce à une technologie de laboratoire sur puce plus puissante
Les chercheurs de l’École d’informatique, de calcul et d’ingénierie Luddy de l’université de l’Indiana font progresser la recherche biomédicale en appliquant l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique à une technologie innovante de laboratoire sur puce connue sous le nom d’acoustofluidique, ou manipulation de cellules dans un liquide à l’aide d’ondes sonores.
L’ajout de l’IA à cette technologie pourrait aider les scientifiques à identifier de nouveaux traitements plus rapidement et plus efficacement. Dirigée par Feng Guo, professeur associé en ingénierie des systèmes intelligents à l’IU, cette recherche a récemment reçu une subvention de 1,5 million de dollars des National Institutes of Health.
« L’objectif de notre laboratoire est d’exploiter l’intelligence artificielle et l’informatique organoïde — ce que nous appelons l’intelligence biologique — pour faire progresser ou innover les systèmes biomédicaux afin de relever les défis de la médecine, des soins de santé et de l’industrie pharmaceutique », a déclaré M. Guo, qui est également directeur du laboratoire des systèmes biomédicaux intelligents de la Luddy School de l’IU.
L’acoustofluidique utilise les principes de la dynamique des fluides pour manipuler des matériaux biologiques, tels que des composés chimiques ou des cellules, en solution à l’aide du son. Ce processus, également appelé « pince acoustique », offre des avantages significatifs par rapport aux autres méthodes de manipulation de ces matériaux en laboratoire, a déclaré M. Guo, qui a étudié auprès d’un pionnier dans ce domaine avant de rejoindre l’IU.
Contrairement aux méthodes traditionnelles de manipulation des liquides, telles que le pipetage, l’acoustofluidique est totalement sans contact, ce qui réduit les risques de contamination croisée qui peuvent facilement ruiner les expériences impliquant des matériaux biologiques.
Cette méthode est inoffensive pour les cellules vivantes et ne nécessite pas l’utilisation de marqueurs chimiques, tels que des colorants fluorescents ou des marqueurs radioactifs, explique M. Guo.
« L’acoustofluidique est une technologie sans contact, sans marqueur et hautement biocompatible », ajoute-t-il, précisant qu’elle pourrait améliorer de nombreux domaines de la recherche médicale, tels que les maladies infectieuses, la recherche sur le cancer et la médecine régénérative.
La puissance de l’acoustofluidique peut être observée à l’œuvre sous un microscope. Les recherches de M. Guo ont donné lieu à une vidéo montrant le tourbillon chaotique de cellules en solution se transformant en actions précisément contrôlées à l’aide de simples ondes sonores, tandis que des particules microscopiques tournent et avancent en formation rigide.
L’introduction de l’IA dans ce système ouvre la voie à la surveillance en temps réel et au contrôle adaptatif d’expériences biomédicales complexes, a déclaré M. Guo. L’IA peut réagir beaucoup plus rapidement que les scientifiques humains, qui doivent interrompre leurs expériences après chaque changement dans le système analysé afin de déterminer la marche à suivre.
En revanche, l’IA peut réagir presque instantanément. Par exemple, M. Guo a déclaré que l’application de l’IA à l’acoustofluidique pourrait permettre une analyse plus rapide des protéines ou un criblage plus rapide des composés médicamenteux potentiels, deux éléments nécessaires à la médecine personnalisée, où les médicaments et les dosages sont adaptés à la biologie spécifique du patient.
« L’IA peut vous aider à générer le meilleur protocole », a conclu M. Guo. « Elle peut fournir un retour d’information dynamique et une surveillance dynamique pour contrôler des réactions chimiques rapides. »
Source : Indiana University
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