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Alan RENAUDINIEMN CNRS UMR 8520

Equipe Micro/NanofluidiqueJNRDM

9-12/05/2005

“NANOPOMPE SAW DÉDIÉE À LA MICROFLUIDIQUE DISCRÈTE POUR

APPLICATIONS BIOLOGIQUES”

UMR 8520

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Analyse sur Lab-On-Chip

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Plan général

•Transport de liquide et Lab-On-Chip

•Principe de déplacement SAW

•Onde acoustique de surface

•Opérations fluidiques de base

•Applications biologiques: analyses en fluorescence

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Maîtrise des fluides...

L’Homme a toujours essayé de «domestiquer» les écoulements fluidiques de manière utile…

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Maîtrise des fluides...

… et à des échelles plus petites, qui nous sont quotidiennes.

Transport continu

Transport discret

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Principe SAW: déplacement de goutte

Transducteur liquid

e

Substrat piézoélectrique

Onde Acoustique de Surface (SAW)

A. Wixforth, C. Strobl, C. Gauer, “ Acoustical manbipulation iof small droplets ”, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 6/2004.

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Principe SAW: Génération

F0

SAW

Substrat piézoélectrique (Niobate de Lithium)

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Principe SAW: Peignes interdigités

V: vitesse de propagation de l’onde dans le substrat

F0 : fréquence

de résonance

0= d

V

2F

2dAu

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« Ondes » SAW

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Opérations fluidiques de bases•Déplacement 2D avec traitement hydrophobe

LiNbO3 brut

Après traitement

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Opérations fluidiques de bases•Déplacement 2D avec traitement hydrophobe

LiNbO3 brut

Après traitement

(Vol=2 µL; P = 27,5 dBm)

(Vol = 1 µL; P = 28 dBm)

Dépôt hydrophobe d’OTS

6 cm

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Opérations fluidiques de bases•Déplacement 2D + mélange et parrallèlisation

Vol = 1 µLP = 30 dBm

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Opérations fluidiques de bases•Jet de liquide: Splitting et création de gouttes

θR= Arcsin (Vliquide / Vsubstrat)

θR # 25°? Jet d’eau

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Opérations fluidiques de bases•Jet de liquide: Splitting et création de gouttes

θR # 25° Jet d’eau

θR= Arcsin (Vliquide / Vsubstrat)

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Opérations fluidiques de bases•Jet de liquide: Splitting et création de gouttes

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Opérations fluidiques de bases•Jet de liquide: Splitting et création de gouttes

•Splitting

•Création de gouttes filles

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Opérations fluidiques de bases•Miniaturisation: Nanogoutte…

•Splitting de nanogoutte

•Création de nanogouttes filles

Vol # 0.2 nl

IDT

90µm

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Opérations fluidiques de bases•Contrôle de la température de la goutte

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Opérations fluidiques de bases•Contrôle de température de la goutte

Evolution de la température d’une goutte (5µl) soumise à un signal en pulse RF pour trois valeurs de T0/T (T= 10 ms)

10

15

20

25

30

35

40

45

-20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2

Puissance de l'impulsion (dBm)

Tem

pér

atu

re (

°C)

T0/T=0,1

T0/T=0,5

T0/T=0,9

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Application biologique:

Analyse en fluorescence

•Déplacement sur zones fonctionnalisées: système capoté

Microgoutte

Plan supérieur

LiNbO3

Trajectoire linéaire (avec piste hydrophile)

Trajectoire ondulée (sans piste hydrophile)

Revêtement hydrophobe

a)

b)

Plan inférieur

Microgoutte

Plan supérieur

LiNbO3

Trajectoire linéaire (avec piste hydrophile)

Trajectoire ondulée (sans piste hydrophile)

Revêtement hydrophobe

a)

b)

Plan inférieur

ZoneBiologiquement traitée

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Application biologique:

Analyse en fluorescence

ZoneBiologiquement traitée

Microgoutte

•Déplacement sur zones fonctionnalisées: système capoté

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Application biologique:

Analyse en fluorescence

•Zones fonctionnalisées: greffage de Streptavidine sur zones de SiO2 visualisée en fluorescence

100 µm

OTS

Streptavidin

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Application biologique:

Analyse en fluorescence

A. Wixforth, C. Strobl, C. Gauer, “ Acoustical manbipulation iof small droplets ”, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 6/2004.

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Conclusion

Avantages du système SAW:Réalisation technologique simplePas de contact électrodes/échantillonDéplacement de liquides conducteurs

et non-conducteursVolumes et Systèmes miniaturisables

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Conclusion

Avantages du système SAW

Faisabilité d’une microfluidique discrète par SAW:

Maîtrise du déplacement 1D et 2DRéalisation de mélangesCréation/scission de gouttesPassage sur zones fonctionnalisées

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Conclusion

Avantages du système SAW

Faisabilité d’une microfluidique discrète par SAW

Possibilité de réalisation du Lab-On-Chip SAW pour application biologique du type greffage

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Alan RENAUDINIEMN

www.iemn.univ-lille1.fr/sites_perso/microflu/index.html

“NANOPOMPE SAW DÉDIÉE À LA MICROFLUIDIQUE DISCRÈTE POUR APPLICATIONS BIOLOGIQUES”

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