Description du sujet de thèse

La thèse comprend le design, la simulation des écoulements, la fabrication, les tests et la validation des modules microfluidiques. Les modules fabriqués seront assemblés avec des puces biocapteurs fabriquées au sein du projet Multilab et testés en conditions réelles. L’activité principale sera de développer la méthode de fabrication par lithographie puis moulage en polymère puis d’aligner et assembler les couches microfluidiques avec la puce photonique. Le pressage à chaud de feuilles de thermoplastique sera développé, bien que l’utilisation d’autres techniques de fabrication ne soit pas exclues.

Dans le but d’optimiser l’interaction de molécules biologiques avec la surface du capteur sur puce différents designs de micro-canaux seront testés à l’aide de logiciels de simulation (méthode des éléments finis COMSOL ou autres logiciels) afin de modéliser les flux laminaires et localement turbulents pour optimiser la géométrie du design au plus près des aires de détection. Le design microfluidique sera testé en partant de géométries planaires simples jusqu’à des structures micro-3D pour obtenir une agitation interne plus efficace . De telles structures micro-3D pourront être fabriquées par lithographie par polymérisation à deux photons (TPP) , une technique qui sera disponible au laboratoire à la fin 2024.

Le test des différentes configurations nécessitera de développer une expérience opto-microfluidique basée sur la microscopie confocale dans laquelle des solutions de nanoparticules peuvent être utilisées pour visualiser les trajectoires d’écoulements à l’intérieur des micro-canaux . Cette approche expérimentale sera utile pour confirmer les simulations d’écoulement. Des tests plus avancés pour évaluer les performances du lab-on-chip complet incluant la puce photonique et microfluidique constituera l’objectif final qui sera mené en collaboration avec les partenaires européens du projet Multilab.

L’étudiant bénéficiera des formations et de l’accès à la plateforme ARCEN-Carnot de l’ICB qui propose un large éventail de moyens de micro-nano-fabrication et de nano-caractérisation, ainsi que la plateforme SmartLight pour la future lithographie TPP.

Contexte de travail

Le laboratoire ICB est une unité mixte de recherche CNRS / Université de Bourgogne. Elle regroupe plus de 350 chercheurs dans des domaines variés : Nanosciences, Optique, Photonique, Science des matériaux, etc. Le sujet de thèse proposé est porté par département Nanosciences.

La thèse se déroulera dans le cadre du projet européen Multilab, projet collaboratif financé par l’union européenne associant 11 partenaires académiques et industriels dans toute l’Europe, qui a pour but de développer un multi-biocapteur sur une puce ou “lab-on-chip”. Multilab répond à un besoin en capteurs multifonctionnels donnant accès simultanément à des données chimiques et biochimiques demandées dans diverses utilisations tels que le diagnostic au plus près du patient « point-of-care », le contrôle environnemental, l’évaluation de la sureté de produits alimentaires, le contrôle de procédés industriels et plus encore. Il a pour objectif la quantification simultanée de différentes catégories d’analytes : virus, bactéries, protéines, enzymes et ARN, ce qui représente un avantage fondamental par rapport à des capteurs classiques. A des fins de démonstration, Multilab visera deux applications : une nouvelle méthode médicale précise pour un diagnostic rapide et précis fondé sur une réponse combinée de l’hôte et du pathogène et un outil à bas coût, connecté et fiable permettant la détection précoce de la prolifération d'algues nuisibles.

La thèse sera orientée vers le développement technologique demandé par le projet Multilab. Le rôle du laboratoire ICB dans ce contexte est de développer la partie microfluidique du lab-on-chip qui devra être associée à une puce photonique comportant des guides d’onde intégrés fabriqués par d’autres partenaires.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.