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Biotechnologies : vers le labo-sur-puce

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 oeuvre d'une telle technologie nécessite le développement de plusieurs fonctionnalités de base : micro-pompes, micro-valves, micro-mélangeurs, etc...Pour explorer cette voie une équipe commune s'est constituée entre l'Université de Harvard et de l'équipe CNRS du Laboratoire de physico-chimie théorique à l'ESPCI. Cette équipe est parvenue 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 démontrée. 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.

Science 25-01-2002 :

http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/295/5555/647

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