Micro/Nanofabrication pour la microfluidique et la biologie

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Gérard Marcil
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Anne-Marie HAGHIRI-GOSNET LABORATOIRE DE PHOTONIQUE ET DE

1 1 Workshop Dispositifs Médicaux 20 novembre 2012 Micro/Nanofabrication pour la microfluidique et la biologie Anne-Marie HAGHIRI-GOSNET LABORATOIRE DE PHOTONIQUE ET DE NANOSTRUCTURES route de Nozay, MARCOUSSIS

2 Les enjeux des dispositifs microfluidiques (LoC) Le plus petit tube à essais Très faible volume < 1 µl Intégration de composants fluidiques, optiques, électroniques et magnétiques Avantages: Faible volume (<1µL), portabilité, puissance réduite, coût, vitesse, automatisation des protocoles biologiques. Est on capable de fabriquer un outil de diagnostique portable, rapide et fiable?

Faible volume (<1µL), portabilité, puissance réduite, coût, vitesse, automatisation des

3 Les enjeux des dispositifs microfluidiques (LoC) de l in-vitro vers l in-vivo Le Laboratoire-sur-puce (LoC) doit être conçu pour le diagnostique précoce, le suivi thérapeutique (médecine personnalisée) avec un suivi en télémédecine

doit être conçu pour le diagnostique précoce, le suivi

4 Un exemple de laboratoire-sur-puce in-vitro Van den Berg s team Lab Chip, 2010, 10, 1799 Un dispositif d électrophorèse compact Ca 2+ Li + DETECTION Lithium: 0.73 mmol/l and 1.47 mmol/l SEPARATION Dans la gamme mm/l précision de 0.1 mm La goutte de sang est déposée par le patient et la cartouche contenant la puce est lue par le lecteur portable Une plateforme pour la mesure d ions par électrophorèse sur de patients atteints de désordre bipolaire et traités au Lithium

1 mm La goutte de sang est déposée par le patient et la cartouche contenant la puce est lue par le lecteur portable Une

5 Comment fabrique t on un dispositif microfluidique? (2) (1) Extrait de

6 Le matériau qui a révolutionné les domaines de la biochimie, la biologie et la microfluidique: le PDMS biocompatible Qu est ce que le PDMS? Un polymère à base d huile de silicone, qui entre dans la fabrication des lentilles de contact Elastomère déformable Bio-compatible, Inerte chimiquement, Transparent. Poreux PDMS structures Poly-di methyl siloxane Sa mauvaise résistance aux solvants limite ses domaines d applications

Un polymère à base d huile de silicone, qui entre dans la fabrication des lentilles de contact Elastomère

7 Le plus simple des dispositifs: un capot en PDMS sur lame de verre Un moule PDMS recuit (G. Whitesides 1992)

8 Puce fabriquée en quelques heures! Le capot est collé sur la lame de verre (ou de silicum, etc ) après un traitement de surface Il ne reste plus qu à connecter les arrivées fluidiques!! Le 1 er laser à colorant sur puce Thèse J-C Galas (LPN)

9 La vanne active de Quake Comment manipuler le liquide? Exemple : le microréacteur du LPN Whitesides & Quake A. Estevez-Torrès et J-C Galas Fab. d un dispo à 2 niveaux

10 Comment manipuler le liquide? Exemple : le microréacteur du LPN A. Estevez-Torrès et J-C Galas J-C Galas, A-M Haghiri-Gosnet, A. Estevez-Torrès Lab Chip, 2012, Accepted Manuscript, DOI: /C2LC40649G

microélectronique masque UV Soft UV-NIL at 20 nm scale 20 nm Au, Pt La

11 Et les laboratoires-sur-puce pour le diagnostic médical (chimie analytique)? Dispositifs en verre pouvant être fabriqués par les procédés classiques de la microélectronique masque UV Soft UV-NIL at 20 nm scale 20 nm Au, Pt La photolithographie dans une résine UV Dépôt métallique par lift-off La réalisation de nanostructures Par nanoimpression

12 Dispositif final Substrat supérieur Substrat inférieur Le procédé verre/pdms/verre qui permet d intégrer des électrodes PDMS Verre Verre Verre PDMS Verre 500 µm

13 Exemples de fonctionnalités intégrées

14 Exemples de puces d électrophorèse pour le diagnostic médical (chimie analytique)? Dispositifs en verre pouvant être fabriqués par les procédés classiques de la microélectronique A. PLecis, A. Pallandre and A-M Haghiri-Gosnet, Lab Chip, 10, (2010) Lab Chip, (2011) Tutorial Review 1 cm A Van der Wouden, Colloids and Surface A, 2005 B Van den Berg s team Lab Chip, 10, 1799 (2010)

15 Exemples de laboratoires-sur-puce commerciaux pour le diagnostic médical Laboratoire mobile Le système compact et léger Samsung LABGEOIB10 offre une portabilité exceptionnelle, car il peut fonctionner sur batterie. Ce type d équipement de diagnostic In-Vitro est à la fois accessible rapidement et pratique parfait pour l'utilisation d'ambulances ou de services d urgence. Le Samsung LABGEOIB10 permet d effectuer jusqu'à 3 tests en 20 minutes sans perdre sur la précision de l examen. Cet appareil réalise également les tests de marqueurs cardiaques en respectant les délais recommandés par l ESC (Société Européenne de Cardiologie) à savoir dans le 30 minutes. Ce qui en fait un produit efficace et performant notamment dans le situation d urgence nécessitant des tests. Il autorise également d autres types de tests tels que celui pour les maladies infectieuses.

Le Samsung LABGEOIB10 permet d effectuer jusqu'à 3 tests en 20 minutes sans perdre sur la précision de l examen.

16 Et les matériaux autres que le PDMS et le verre: - le papier (groupe de Whitesides) - les feuilles de polymère vers les LoCs souples portables Projet labinfoil

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