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Biotechnologies - Un labo-sur-puce pour analyses biochimiques

Rédaction Industries et Techniques
Une équipe franco-américaine présentent dans Science une méthode permettant d'associer rapidement échantillons et réactifs à des échelles microscopiques


Les laboratoires sur puce (lab-on-a-chip) sont des systèmes d'analyse chimique et biochimique tenant sur un support de quelques centimètres carrés. De nombreuses équipes tentent de développer de tels systèmes susceptibles d'effectuer des analyses sur des quantités d'échantillons allant du picolitre au nanolitre en quelques minutes. 

En plastique, verre ou silicium, ces dispositifs sont constitués de réseaux de micro-canaux  connectés (de dimension latérale de l'ordre de 10 microns) permettant par exemple de mélanger successivement l'échantillon à différents réactifs, puis d'isoler, trier et détecter les produits de cette réaction. À ces très petites échelles, la mise en œuvre d'une telle technologie nécessite le développement de plusieurs fonctionnalités de base : micro-pompes, micro-valves, micro-mélangeurs, etc...

D'où l'intérêt des travaux réalisés en commun entre l'Université de Harvard et de l'équipe CNRS du Laboratoire de physico-chimie théorique à l'ESPCI . Des travaux publiés dans le numéro de Science du 25 janvier 2002 sous le titre « Chaotic Mixer for Microchannels » .

L'idée développée par Abraham Stroock (Harvard) et Armand Ajdari (CNRS) consiste à réaliser des rainures de petite amplitude sur une seule face du canal, orientées à 45° de l'axe de ce canal. 

Ceci entraîne naturellement un écoulement hélicoïdal du fluide. Un motif plus élaboré que de simples rainures parallèles, en chevrons alternés, aboutit même à un écoulement où les lignes de courant sont successivement étirées, séparées et repliées. Il en résulte un mélange dit chaotique pendant le transport du fluide, dont l'efficacité est quantitativement démontrée dans la publication.

Une géométrie complexe d'écoulement est ainsi obtenue par une simple gravure du « plancher » du canal, opération extrêmement facile à réaliser avec les techniques de microfabrication développées initialement pour les composants électroniques. Cette solution pourrait donc être intégrée à de nombreux dispositifs.

Cette collaboration se poursuit pour la réalisation d'autres éléments microfluidiques, nécessaires pour une véritable miniaturisation d'équipements de détection ou d'analyse chimique ou biochimique.
Michel Le Toullec

 

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