Conception, fabrication et caractérisation de sources d’électronébulisation micro et nanofluidiques en technologie silicium

Design, fabrication and characterization of micro and nanofluidic electrospray sources based on silicon technology

• Auteur / Autrice : Cédric Descatoire
• Direction : Lionel Buchaillot, Steve Arscott
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et Nano Technologies Acoustique et Télécommunications
• Date : Soutenance le 18/12/2009
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Micro-fabrication

Gravure par plasma

Lithographie par faisceau d'électrons

Protéomique

Spectrométrie de masse avec ionisation électrospray

Biopuces

Microfluidique

Mots clés libres

Microfabrication

Résumé

La protéomique, c'est-à-dire l’étude de la structure tridimensionnelle des protéines codées par le génome et des modifications qu’elles subissent, sous l’influence de l’environnement, des maladies et des médicaments, suscite un grand intérêt pour la communauté scientifique. La compréhension des changements dans l’expression des protéines est un enjeu important car ils pourraient être utilisés comme un indicateur biologique pour la détection des maladies et l’évaluation des effets thérapeutiques d’un médicament. Mais à ce jour, peu d’entre elles ont été caractérisées, leur nombre considérable nécessitant des analyses plus rapides, par le développement de dispositifs compatibles avec l’automatisation et intégrant de nombreuses fonctions : les laboratoires sur puce (LOC). La spectrométrie de masse apparaît comme la technique d’analyse la plus puissante pour les recherches en protéomique. Elle repose sur l’ionisation d’un liquide émis par une source d’électronébulisation sous forme de fines gouttelettes recueillies par un spectromètre qui procède à l’identification des protéines présentes. Cependant, les sources actuelles souffrent de nombreux inconvénients: dimensions mal contrôlées, incompatibilité avec l'automatisation et les LOC. Dans ce contexte, les micro et nanotechnologies ont été mises en œuvre pour la fabrication en masse peu coûteuse de nouvelles sources miniaturisées en silicium, intégrables dans un LOC. Les caractérisations montrent qu’elles offrent une meilleure sensibilité et une étude approfondie de l’émission des gouttelettes est proposée afin de mieux contrôler l’électronébulisation en vue d’autres applications comme l’écriture directe par nanolithographie.

Proteomics, i.e. study of three-dimensional structure of proteins encoded by genome and their alterations under the influence of environment, diseases and drugs, is of great interest for the scientific community. Understanding of changes in proteins expression is an important challenge as they can be used as a biological indicator for illnesses and drug therapeutic effects estimation. But nowadays, only few of them have been characterized, their considerable number requiring faster analysis, with the development of devices compatible with automation and integrating numerous functions: lab on a chip (LOC). Mass spectrometry appears to be the most powerful tool for proteomics researches. It relies on ionisation of a liquid by an electrospray source emitting tiny droplets collected by a mass spectrometer which carries out proteins identification. However, usual sources suffer from numerous drawbacks: poor control of dimensions, incompatibility with automation and LOC. In this context, we have made use of micro and nanotechnologies for new low cost miniaturized silicon sources mass fabrication, integrable in LOC. Characterizations show that these sources are more sensitive and a thorough study of droplets emission is suggested in order to enhance electrospraying control with the aim of other applications as direct writing by nanolithography.