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g guillaume paumier

Technologies PNIPAM pour les laboratoires sur puce

thèse de doctorat

Photographie d'un capillaire en silice sous la lumière bleue d'un microscope à fluorescence

Au cours de mes recherches, j’ai travaillé à la croisée de la physique, de la microélectronique, de la biologie, et de la chimie pour développer des laboratoires miniaturisés basés sur le PNIPAM, un polymère dont les propriétés changent avec la température.

En utilisant des techniques développées pour la microélectronique, les chercheurs sont en mesure de miniaturiser des fonctions entières de laboratoire à la taille d’une micropuce, ouvrant ainsi la voie à des kits de test fiables et bon marché et à des dispositifs biomédicaux qui tiennent dans la poche. Cependant, réduire un laboratoire entier à la taille d’une puce modifie l’équilibre des forces physiques et le comportement des liquides à l’échelle microscopique.

Vue d’ensemble

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Tobias Keller sur Unsplash

J’ai étudié comment utiliser le PNIPAM pour contrôler l’écoulement de fluides dans des micro-canaux, et pour piéger et libérer des protéines à des fins d’analyse biologique. J’ai mené ces recherches avec Anne-Marie Gué et Jan Sudor au Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes (LAAS-CNRS) à Toulouse, en France.

Résumé technique

Les laboratoires sur puce sont des dispositifs intégrés rassemblant, sur un subtrat miniaturisé, une ou plusieurs fonctions de laboratoire, généralement dédiées à la manipulation d’échantillons chimiques ou biologiques. L’objectif de ces travaux est l’intégration dans les microsystèmes d’un polymère intelligent, le poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM), afin de développer une nouvelle filière technologique pour les laboratoires sur puce.

Le PNIPAM est un polymère thermosensible subissant un changement réversible, d’un état hydrophile et gonflé sous sa température de transition (LCST ~ 32°C) à un état hydrophobe et replié au-delà. La technologie développée repose sur des éléments chauffants et un protocole de greffage du PNIPAM sur des surfaces.

Nos travaux montrent que le contrôle thermique du PNIPAM permet de moduler le flux électro-osmotique, ouvrant ainsi la voie au développement de mélangeurs électrocinétiques. Ce contrôle permet également l’accrochage, partiellement réversible, de protéines sur des billes fonctionnalisées, pour des applications dans le domaine de la préparation d’échantillon.


En attendant que je traduise le reste de cette page, vous pouvez consulter sa version en anglais.