développement et caractérisation de microtechnologies polymères monolithiques pour les laboratoires sur puces

le concept de lab-on-a-chip 1. microfluidique le concept de lab-on-a-chip ré-introduit au début des années 90 par A. Manz: intégrer les différentes fonctions d’un laboratoire sur une puce (déplacer, mélanger, chauffer des fluides, séparer, détecter des espèces etc…) laboratoire industriel de chimie (1915) laboratoire sur puce (Toulouse - 2005) fabrication en masse de mini laboratoires à bas coût, utilisations de plus petits volumes de produits chimiques (onéreux, polluants, rares), réactions plus rapides, automatisation, parallèlisation, …  bref, diminution du prix de l’analyse! besoin de coupler les microsystèmes traditionnels (électronique, capteurs, résistances chauffantes, vannes, pompes, …) à de la micro plomberie  microsystèmes hybrides avec une partie microfluidique polymère

un exemple de réplication : le coulage du PDMS 2. microtechnologies un exemple de réplication : le coulage du PDMS section de canal 100x100µm moule négatif coulage du PDMS master Si/SU-8 démoulage et ouverture des accès puce PDMS pour l’électrophorèse procédé de moulage (coulage, injection, emboutissage, thermoformage) procédé simple, rapide, bas coût backprocessing (ouverture des accès, assemblage, alignement) difficile report sur un support (silicium, verre, PDMS, circuit imprimé, …)

technologies SU-8 (1/3) OUI NON 2. microtechnologies La SU-8 : un nouveau matériau de construction pour des micro-objets… - résine de photolithographie avec une absorbance très faible à 365nm : structures d’une hauteur du µm au mm avec des ratio de forme de 20 biocompatible et très résistante chimiquement plus de problème d’alignement! challenge: fermer des structures SU-8 ouvertes avec de la SU-8 OUI NON spin-coating 2ème niveau report de couches de SU-8 couches sacrificielles épaisses (10 à 100µm)

SU-8 et usinage de surface (2/3) 2. microtechnologies SU-8 et usinage de surface (2/3) SU-8 non-réticulé SU-8 réticulé métal (opaque) interface SU-8 non-réticulé/air support mécanique photolithographie SU-8 niveaux 1 et 2 évaporation et photolithographie métal photolithographie SU-8 niveaux 3 réservoir d’accès à un microcanal SU-8 non-réticulé : couche sacrificielle de grande épaisseur avec un grand ratio de forme procédé ne convenant pas pour la réalisation de microcanaux de plus d’un mm de long mais opérationnel pour d’autres microstructures révélation SU-8 et gravure humide métal

lamination de film photosensible de SU-8 (3/3) 2. microtechnologies lamination de film photosensible de SU-8 (3/3) SU-8 non-réticulé SU-8 réticulé support flexible métal support mécanique photolithographie SU-8 niveau 1 et 2 (métallisations éventuelles) lamination support flexible/SU-8 photosensible insolation, recuit, délamination du support flexible et révélation intégration 3D avec la précision de la photolithographie intégration d’électrodes triviale applicables à d’autres structures MEMS réseau 3D de microcanalisations interconnectées 40x100µm

encore quelques images … 2. microtechnologies encore quelques images … mauvais paramètres … fermeture de structures larges puce tout SU-8 : microfluidique flexible exemple de puce d’électrophorèse sur substrat verre (10cm x 3cm)

visualisation d’une fonction : l’injecteur électrocinétique 3. Caractérisations visualisation d’une fonction : l’injecteur électrocinétique haute tension (8x3000V) A traceurs fluorescents micro canal microscope à fluorescence Caméra CCD PC pousse seringue injection à potentiels flottants 1 2 fluoresceine acriflavine injection à potentiels contrôlés

4. Conclusions et perspectives nouvelle voie technologique pour la fabrication de réseaux microfluidiques 3D caractérisations hydrauliques, électrocinétiques, fonctionnelles en cours … intégration vers un microsystème complet test de fonctions séparatives modification des propriétés physico-chimiques de la SU-8 nouvelles fonctions en 3D ?

Questions ???