Environmental microbiology is a field that has been explored for years using tools which are limited in their ability to adapt to the environment studied. The goal of this thesis is to develop new tools for in situ imaging of microorganisms. The first of these tools is a class of photoluminescent probes for fluorescence microscopy. Many microscopic dyes have been used with light microscopes to label microorganisms, but the protocol of each of these techniques limits either the type of organism targeted or the type of environment that can be studied. Most of these probes also only work for a short time due to photobleaching or degrade if stored. An emerging class of fluorophores in the field of cellular and microbiology is the quantum dot (QD), a semiconductor nanoparticle which has recently been made biocompatible. The use of QDs as bacterial probe I studied here, and characterized by studying the particles' interaction with and cytotoxicity to several test organisms, both Gram positive and Gram negative. We find that QDs are toxic to most bacteria due, among other things, to their production of reactive oxygen species. However, this affect varies from one strain to another, suggesting the existence of resistance mechanisms. Although QDs are more toxic to Gram negative strains, electron transfer and depolarisation does not seem to be the source of the toxicity. QDs have a promising future in microbiology as both labeling and anti-microbial agents. In the second part of the thesis, a new microscopic technology was explored for field use: live in-line holographic microscopy. A custom, laser-based holographic microscope was used in a Mars analogue site in order to determine whether it was capable of surviving the harsh conditions and of providing valid data. We experimented in automating the system by combining it with an amphibious robot which was shown to be able to pull the holographic microscope while the latter was recording. Overall, these findings / La microbiologie environnementale est une discipline qui a longtemps été explorée à l'aide d'outils qui sont limités par leur habileté à s'adapter à l'environnement. Le but de cette thèse est de développer de nouveaux outils pour l'imagerie de microorganismes in situ. Le premier de ces outils est une classe de sonde photolumineuse pour la microscopie fluorescente. Plusieurs teintures ont été utilisé avec des microscopes à lumière afin d'étiqueter des microorganismes, mais chacune de ces techniques est limitée par son protocole. Ces techniques peuvent soit seulement cibler certains types d'organismes, soit sont limitée au niveau de l'environnement étudié. De plus, La plupart de ces teintures sont blanchient par la lumière et ne peuvent être entreposée très longtemps. Les points quantiques (PQ), une nanoparticule semiconductrice qui est maintenant biocompatible, sont maintenant utilisés en microbiologie. J'ai explore ici, l'utilisation de PQs comme sonde bactérienne et les est caractérisée en étudiant leur interaction avec et la toxicité causée à plusieurs microorganismes. Nous avons démontré que la toxicité des PQs est causée, entre autre, par la libération d'espèces d'oxygène réactive. Cependant, l'effet observé varie selon la souche, suggérant l'existence d'un procédé de résistance aux PQs. Nous avons conclus que malgré le fait que les bactéries Gram négatives sont plus affectée par les particules que les Gram positives, le transfère d'électron et la dépolarisation ne sont pas en cause. Les PQs ont un futur prometteur en microbiologie entant que sonde et agent antimicrobien. Dans la seconde partie de cette thèse, l'utilisation d'une nouvelle technologie microscopique sur le terrain a été explorée. Un microscope holographique au laser modifié a été utilisé sur un site analogue à la planète Mars afin de s'assurer que l'instrument pouvait subir ces conditions extrêmes sans dommage et pouvait
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.95020 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Dumas, Eve-Marie |
| Contributors | Jay Nadeau (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Engineering (Department of Biomedical Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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