Fusion de microgouttes controllée par laser: application à l'étude de la dynamique de processus biologiques rapides dans des dispositifs microfluidiques.

Light-driven Merging of Microdroplets: Application to the study of dynamics of fast biological processes in microfluidic systems.

• Auteur / Autrice : Liheng Xie
• Direction : Abdel El abed
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2016
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPQM - Laboratoire de Photonique Quantique et Moléculaire
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Nano-photonique nonlinéaire et bio-photonique
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1912-....)

Mots clés

Mots clés libres

Microfluidique

Micro-gouttelettes

Fusion

Lumière

Optofluidique

Microfluidics

Microdroplets

Merging

Light

Optofluidics

Résumé

La microfluidique en gouttes permet la production et la manipulation à une échelle microscopique de microgouttelettes de quelques fL à quelques pL. L’optofluidique en gouttes s’intéresse à l’étude de l’interaction entre la lumière et des microgouttes dans des dispositifs microfluidiques. De tels dispositifs permettent de transporter efficacement et facilement différentes substances à analyser avec un très haut débit à l’aide de dispositifs optiques très sensibles. Les dispositifs optofluidiques permettent de manipuler la lumière à l’échelle microscopique. Ils ont par example permis de développer un grand nombre d’applications dans le domaine de la recherche fondamentale et industrielle, comme en bio-médecine, (bio)détection, industrie pharmaceutique, nanotechnologies, etc. Les microgouttes sont généralement stabilisées gr?ce à l’utilisation de surfactants qui empêchent la fusion non-contr?llée des microgouttes. Il existe des méthodes qui permettent une fusion contr?lée des microgouttes comme par exemple l’application d’un champ électrique (élevé) dans des chambres dédiées, appelées chambres de coalescence. Ces méthodes souffrent cependant d’une absence de sélectivité à l’échelle microscopique. Nous souhaitons développer dans le cadre de cette thèse une nouvelle approche optique plus sélective gr?ce à l’utilisation de surfa?ants photo-sensisbles et de lasers.

Droplet-based microfluidics allows for processing and manipulating fL to aL volume microdroplets at a microscopic scale. Droplet-based optofluidics aims to exploit the interaction of light with microdroplets in microfluidic systems. Such microsystems can be used to carry efficiently and easily different substances to be analyzed or processed in highly sensitive optical devices, at high throughput rates. They can be also exploited to control light at the microscopic scale. Thery allowed developing a wide range of high potential applications in many academic and industrial research areas, such as in biomedicine, sensing and biosensing, pharmaceutical industries, nanotechnologies, etc. Microdroplets are generally stabilized by surfactants, in order to prevent their non-controlled coalescence. Active merging of droplets can be achieved through the use of an external high alternating current (AC) voltage and a pair of micro-electrodes, patterned generally inside of a so-called electro-coalescence microchambers or using a DC voltage. These methods are limited, however, to spatially isolated droplet pairs, as the long-range effect of the applied electric field has not the potential to differentiate between droplets.