Adressage par microfluidique digitale : application à la détection de marqueurs biologiques par plasmon de surface et détection intégrée

par Élisabeth Galopin

Thèse de doctorat en Micro-ondes et microtechnologies

Sous la direction de Jean-Christophe Camart et de Vincent Thomy.

Soutenue en 2007

à Lille 1 .

mots clés

• Laboratoire sur puce
• Microgouttes
• Microfluidique
• BioMEMS
• Dispositifs à ondes acoustiques de surface
• Biocapteurs
• Protéomique
• Cultures cellulaires
• Résonance plasmonique de surface

Résumé

Ce travail porte sur la conception d'éléments d'un laboratoire sur puce pour la détection sensible de protéines. Pour travailler sur de petits volumes d'échantillons et à concentrations faibles, la microfluidique discrète et en particulier, les ondes acoustiques de surface (SAW) ont été choisies. Nous mettons en évidence les effets bénéfiques d'un mélange SAW sur les interactions biologiques: diminution des constantes d'interactions avec des surfaces actives, et l'amélioration d'un facteur 300 des temps de mélange en goutte. Les caractérisations et les simulations réalisées justifient l'utilisation des SAW comme méthode d'adressage fluidique pour améliorer l'interaction entre le liquide à analyser et les surfaces actives de détection. Des simulations par éléments finis (FEM) permettent d'évaluer les facteurs d'amélioration du mélange SAW pour une gamme d'interactions. Nous avons également mis en place un concept original de plasmon de surface en goutte couplé à la plateforme microfluidique digitale. Ceci permet d'allier une détection temps réel et sans marquage à l'adressage fluidique par SAW. La volonté d'intégrer un système de détection au sein de la plateforme microfluidique a aussi mené à la réalisation de dispositifs SAW fonctionnant jusqu'à 5GHz. Leur utilisation comme nanobiodétecteur est validée pour des sensibilités picomolaires. Un système complet comprenant une culture de cellules en goutte, l'actionnement microfluidique, ainsi qu'une zone de détection intégrée est enfin proposé.

Titre traduit

Fluidic addressing by digital : microfluidics and its use in biosensing of biomolecules by surface plasmon reesonance and integrated biosensor

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