Dévelopement d'outils microfluidiques appliqués à la biologie. Réalisation de dispositifs de tri cellulaire magnétique vertical. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Dévelopement d'outils microfluidiques appliqués à la biologie. Réalisation de dispositifs de tri cellulaire magnétique vertical.

Résumé

Thanks to advances in research over the last ten years, the implementation of more and more functions in a microfluidic environment, "lab-on-chip" has become a reality especially in the point of care field. First devices are emerging on the commercial market, but it remains a major challenge, the detection of elements in low concentrations that circulate in the blood for example. Separation techniques which are simple, efficient and repeatable are the key to most of those problems. We present in this work, an original way of magnetic separation using planar copper coils combined with a 3D microfluidic system for efficient vertical separation. The study involves the design, the modeling, the realization and testing of devices first with solutions made with magnetic beads then with organic compounds from culture. The lab-on-chip are made by photolithography process and thanks to an original lamination technology of dry film. Due to its great robustness in time and face solvents, as well as its biocompatibility, SU8 is a prime candidate for the realization of these LOC. This technology allows us to realize tridimensional all polymer chips with active functions like magnetic actuation. Microelectronics has for a long time miniaturized all electronic components such sensors and coils. It is then very interesting to see how we can integrate them into a microfluidic device to create more complex functions. Now, we are able to have a continuous separation of culture THP1 monocytes with an efficiency of 82% and routes promising improvements validated with magnetic beads
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.
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Dates et versions

tel-00996924 , version 1 (27-05-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00996924 , version 1

Citer

Sébastien Cargou. Dévelopement d'outils microfluidiques appliqués à la biologie. Réalisation de dispositifs de tri cellulaire magnétique vertical.. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00996924⟩
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