Microsystèmes pour la préparation d'échantillons sanguins

par Elodie Sollier

Thèse de doctorat en Physique pour les sciences du vivant

Sous la direction de Yves Fouillet et de Jean-Luc Achard.

Soutenue en 2009

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Beaucoup de tests de diagnostic médical sont réalisés sur le sang, qui est un échantillon représentatif d'états pathologiques complexes. La séparation des différents constituants du sang est surtout réalisée par centrifugation ; son passage en microsystème reste l'obstacle principal en vue de l'intégration complète de l'analyse sanguine. Notre but est donc de développer une technique simple et rapide, permettant de séparer les éléments sanguins de façon continue et efficace, et intégrable dans un laboratoire sur puce. Tout d'abord, des dispositifs microfluidiques innovants sont proposés pour l'extraction du plasma, fondés sur le couplage de différents phénomènes microfluidiques passifs. En particulier, ces dispositifs exploitent la couche appauvrie dans un écoulement en canal et l'amplifient par l'effet restriction ainsi que par des singularités géométriques. Un rendement d'extraction maximal de 17% est obtenu à partir de sang dilué au 1:20 et injecté à 100µL/min, soit une amélioration d'un facteur 4 par rapport au dispositif de référence. L'influence de la dilution de l'échantillon est analysée, et le plasma extrait est biologiquement validé. En parallèle, des méthodes de tri cellulaire par capture spécifique sont développées, fondées sur la fonctionnalisation de surface et le greffage d'anticorps. Une accroche spécifique et proportionnelle est mise au point et optimisée, à partir de sang total, pour chaque type cellulaire. Des solutions ont été proposées pour l'intégration de ces deux opérations unitaires, séparation microfluidique et tri cellulaire.


  • Résumé

    Diagnostic tests are essentially performed on blood which is representative of complex patient pathologic states. For most analysis, the procedure to separate blood elements necessarily includes a centrifugation followed by a physical separation. So it is macroscale, manual and multi-steps, making the crucial blood fractionation step one of the last hurdles towards the total integration of blood analysis in microsystems. Thus our goal is to perform an efficient point-of-care sample preparation device to quickly, easily and reproducibly fractionate bloods elements. To do so innovating devices are firstly proposed to continuously extract plasma using only passive microfluidic effects. More precisely, these devices are based on the cell-free layer in a channel flow and its strong expansion by restriction effect and geometric singularities. For a 1:20 diluted blood injected at 100µL/min, the extraction yield is up to 17% giving a 4-fold improvement regarding a reference device. The influence of the sample dilution is analysed and extracted plasma is biologically validated. In the meantime, methods of cells sorting by affinity capture are developed, using a specific surface functionalization and antibodies arrays. A capture is set out in whole blood for each cell type, experimentally optimized and proved to be specific and proportional. Solutions have been finally proposed in view of the integration of both operations, microfluidic separation and cells sorting.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (264 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 216 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS09/GRE1/0265/D
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