Développement d'outils microfluidiques appliqués à la biologie : réalisation de dispositifs de tri cellulaire magnétique vertical

par Sébastien Cargou

Thèse de doctorat en Micro et nanosystèmes

Sous la direction de Anne-Marie Gué.

Soutenue en 2014

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Grâce aux avancées de la recherche de ces dix dernières années, qui ont permis l'implémentation de plus en plus de fonctions au sein d'un système microfluidique, les " laboratoires sur puce " connaissent un essor important notamment dans le domaine de la santé. Les premiers dispositifs voient le jour dans le domaine commercial, mais un verrou important reste d'identifier des éléments circulants en faible concentration dans le sang par exemple. Les techniques de séparation simples, efficaces et modulables sont la clef de cette problématique. Nous présentons dans ce travail une voie originale de séparation magnétique grâce à des bobines planaires en cuivre combinées à un système microfluidique 3D permettant une séparation verticale efficace. L'étude consiste en la conception, la modélisation, la réalisation et le test de dispositifs appliqués à des solutions tests constituées de billes magnétiques dans un premier temps, puis de composés biologiques de culture. La réalisation des laboratoires sur puce a été faite par des procédés de photolithographie et grâce à une technologie originale de laminage de film sec. De par sa très bonne robustesse, dans le temps et face aux solvants, ainsi que sa biocompatibilité, la SU-8 est un candidat de choix pour la réalisation de ces LOC. Cette technologie nous a permis de réaliser des dispositifs tout-polymère tridimensionnels et intégrant des fonctions actives dont l'actionnement magnétique. La microélectronique a depuis longtemps permis de miniaturiser tous les éléments électroniques courants tels les capteurs et les bobines. Il est alors très intéressant de voir comment nous pouvons les intégrer dans un dispositif microfluidique pour créer des fonctions plus complexes. Nous avons pu ainsi démontrer une séparation continue de monocyte THP1 de culture avec une efficacité de 82% et des voies d'amélioration prometteuses validées avec des billes magnétiques.

  • Titre traduit

    Microfluidic tools development for biology applications : realisation of a vertical magnetic cell sorting devices


  • Résumé

    Thanks to research progress from this last ten years, which enables the implementation of more and more functions inside a microlfuidic device, the " lab on a chip " know a great rise namely in the health field. The first devices are appearing on the commercial market but a lock remain, is to identify rare circulating blood cells in low concentration. The separation technics simple, efficient and versatile are the answer to this problem. We are going to present in this work an original way of magnetic sorting thanks to planar micro coils in copper combine to a 3D microfluidic device, enable an efficient vertical separation. The study consists in the conception, the simulation, the fabrication and finally the test of devices for solution with beads first then with biological component from culture. The fabrication of the lab on a chip have been done thanks to photolithography process and an original dry film lamination technic. Thanks to its good robustness, in time and against solvent, and its good biocompatibility, the SU-8 is the perfect candidat to create LOC. This technology allow us to create 3D devices entirely in polymer and to add active functions such as magnetic separation. The microelectronic has miniaturized for a long time all kind of electronic tool. It is so interesting to see how we can implement such function inside a microfluidic device to create more complex functions. Finally we demonstrate a continuous separation of THP1 culture monocytes with an efficiency at 82% and several promising amelioration ways validated with magnetic beads.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (203 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 181-187

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2014 TOU3 0005
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