Développement de systèmes microfluidiques en élastomère thermoplastique pour des applications biomédicales

Development of thermoplastic elastomer microfluidic systems for bio-applications

• Auteur / Autrice : Emma Thomée
• Direction : Thomas Hermans
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 20/09/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie de la matière complexe (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Rouet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guénaëlle Jasmin-Lebras, Sasha Cai Lesher-Pérez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Christophe Baret, Fabien Montel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomatériaux

Thermoplastiques

Élastomères

Microfluidique

Mots clés libres

Microfluidique

Élastomère thermoplastique

Lab-on-a-chip

Micro dispositifs biomédicaux

Organe-sur-puce

Microfluidics

Thermoplastics elastomer

Lab-on-a-chip

Biomedical microdevices

Organ-on-a-chip

Résumé

Depuis son apparition, la technologie microfluidique s’est révélée être un outil puissant en biologie. La manipulation de fluides dans des géométries à l’échelle du micron avec un contrôle fluidique de précision permet l’analyse de cellules cultivées à un débit amélioré et à un coût réduit. Il est nécessaire de trouver de nouveaux matériaux pour le prototypage de dispositifs microfluidiques au delà du polydiméthylsiloxane (PDMS), afin de combler le fossé entre la microfluidique dans des contextes de recherche à petite échelle et la production industrielle à grande échelle. Les inconvénients associés aux dispositifs en PDMS pour les applications de biologie cellulaire et les organes-sur-puce encouragent la transition vers d’autres matériaux de fabrication. Cette thèse présente une évaluation de nouveaux élastomères thermoplastiques souples et le développement de nouvelles techniques de fabrication pour le prototypage de dispositifs microfluidiques pour des applications biomédicales. Nous démontrons l’utilité des élastomères thermoplastiques souples pour la fabrication transférable de systèmes microfluidiques pour la biologie cellulaire.

Since its emergence, microfluidic technology has been demonstrated to be a powerful tool in biology and the life sciences. Manipulation of fluids in micron-scale geometries with precision fluidic control enables analysis of cultured cells at improved throughput and reduced cost. However, there is a need for new materials for microfluidic device prototyping, beyond polydimethylsiloxane (PDMS), to bridge the gap between microfluidics in small-scale research settings and large-scale industrial production. Drawbacks associated with PDMS devices for cell biological applications and organ-on-a-chip are further encouraging a transition to alternative fabrication materials. This thesis presents an evaluation of novel soft thermoplastic elastomers and the development of new fabrication techniques for prototyping of microfluidic devices for bio-applications. We demonstrate the utility of soft thermoplastic elastomers for rapid and transferable device fabrication of microfluidic systems for cell biology research.