Technologies PNIPAM pour les laboratoires sur puce

PNIPAM technologies for labs on chips

• Auteur / Autrice : Guillaume Paumier
• Direction : Anne-Marie Gué, Jan Sudor
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Conception des circuits micrélectroniques et microsystèmes
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microfluidique

Appareils électroniques -- Température -- Régulation

Rhéologie

Polymères hydrosolubles

Procédures d'analyse sur micropuce

Mots clés libres

Laboratoire sur puce

Nipam

Microfluidique

Polymère thermosensible

Résumé

Les laboratoires sur puce sont des dispositifs intégrés rassemblant, sur un substrat miniaturisé, une ou plusieurs fonctions de laboratoire, généralement dédiées à la manipulation d'échantillons chimiques ou biologiques. L'objectif de ces travaux est l'intégration dans les microsystèmes d'un polymère intelligent, le poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM), afin de développer une nouvelle filière technologique pour les laboratoires sur puce. Le PNIPAM est un polymère thermosensible subissant un changement réversible, d'un état hydrophile et gonflé sous sa température de transition (LCST ~ 32°C) à un état hydrophobe et replié au-delà. La technologie développée repose sur des éléments chauffants et un protocole de greffage du PNIPAM sur des surfaces. Nos travaux montrent que le contrôle thermique du PNIPAM permet de moduler le flux électro-osmotique, ouvrant ainsi la voie au développement de mélangeurs électrocinétiques. Ce contrôle permet également l'accrochage, partiellement réversible, de protéines sur des billes fonctionnalisées, pour des applications dans le domaine de la préparation d'échantillon.

Labs on chips are miniaturized devices integrating one or several laboratory functions, usually dedicated to the handling of chemical and biological samples. Our work aimed at integrating a smart polymer called poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) in microsystems, in order to develop a new technological process for labs on chips. PNIPAM is a thermosensitive polymer that undergoes a reversible state transition; it switches from a hydrophilic, swollen state below its temperature of transition (LCST ~ 32°C), to a hydrophobic, collapsed state above it. The technology we developed is based on heating elements and a surface functionalization process to graft the PNIPAM layer. Our results show that the electro-osmotic flow can be modulated by thermally controlling the PNIPAM, thus paving the way to electrokinetic mixers. This thermal control also enables the adsorption (and partial desorption) of proteins on fonctionalized beads, the main application being sample preparation.