DROPLET MICROFLUIDICS FOR BIOLOGICAL ANALYSIS
MICROFLUIDIQUE DE GOUTTES POUR LES ANALYSES BIOLOGIQUES
Résumé
This thesis describes various tools for performing biological analysis in biphasic microfluidic devices.
In a first part, we demonstrate an automated droplets platform for performing PCR in microdroplets carried by immiscible oil. This system has a throughput comparable to that of the most recent classical devices and permits important savings in terms of manipulation times and reagents consumption.
We then study two new ideas for manipulating objects in droplets microfluidics. In a first part, we present a method for encapsulating single cells in drops and sorting these drops using only passive hydrodynamic effects. In the second part, we propose a technique to coalesce and mix two droplets using electric fields. Combination of these two methods is the first step toward an integrated single cell analysis device.
In a first part, we demonstrate an automated droplets platform for performing PCR in microdroplets carried by immiscible oil. This system has a throughput comparable to that of the most recent classical devices and permits important savings in terms of manipulation times and reagents consumption.
We then study two new ideas for manipulating objects in droplets microfluidics. In a first part, we present a method for encapsulating single cells in drops and sorting these drops using only passive hydrodynamic effects. In the second part, we propose a technique to coalesce and mix two droplets using electric fields. Combination of these two methods is the first step toward an integrated single cell analysis device.
Cette thèse présente divers dispositifs fonctionnant sur le principe de la microfluidique diphasique et dédiés aux analyses biologiques.
Dans une première partie, nous décrivons la conception d'un système permettant d'effectuer en flux et sans contamination la réaction de PCR dans des microgouttes transportées par une huile immiscible. Cette étude a débouché sur une plateforme automatisée au débit théorique de 3000 échantillons par jour, égalant les systèmes actuels avec une consommation 50 fois moindre en réactifs.
Dans les parties suivantes, nous présentons deux nouvelles idées pour la manipulation d'objets en microfluidique digitale : l'utilisation de phénomènes hydrodynamiques pour encapsuler des cellules uniques dans des microgouttes et les trier, et l'application de champs électriques pour induire mélange et coalescence de gouttes aqueuses. La combinaison de ces deux méthodes au sein d'une même puce est le premier pas vers un système intégré d'analyse de cellules uniques.
Dans une première partie, nous décrivons la conception d'un système permettant d'effectuer en flux et sans contamination la réaction de PCR dans des microgouttes transportées par une huile immiscible. Cette étude a débouché sur une plateforme automatisée au débit théorique de 3000 échantillons par jour, égalant les systèmes actuels avec une consommation 50 fois moindre en réactifs.
Dans les parties suivantes, nous présentons deux nouvelles idées pour la manipulation d'objets en microfluidique digitale : l'utilisation de phénomènes hydrodynamiques pour encapsuler des cellules uniques dans des microgouttes et les trier, et l'application de champs électriques pour induire mélange et coalescence de gouttes aqueuses. La combinaison de ces deux méthodes au sein d'une même puce est le premier pas vers un système intégré d'analyse de cellules uniques.
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