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, 91460 MARCOUSSIS anne-marie.haghiri-gosnet@lpn.cnrs.fr
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?
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
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 0.2 1.0 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
Comment fabrique t on un dispositif microfluidique? (2) (1) Extrait de
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
Le plus simple des dispositifs: un capot en PDMS sur lame de verre Un moule PDMS recuit (G. Whitesides 1992)
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)
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
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: 10.1039/C2LC40649G
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
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
Exemples de fonctionnalités intégrées
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, 1245-1253 (2010) Lab Chip, 11 785-804 (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)
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. http://www.samsungmedison.fr/ivd/labgeo_ib10.jsp
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