Technologies PNIPAM pour les laboratoires sur puce/Introduction
= Introduction générale =
En France, un test de grossesse peut être obtenu en pharmacie, sans ordonnance, pour quelques euros (Fig. 1, à gauche). Cet outil d’auto-diagnostic permet à une femme de déterminer si elle est enceinte ; il repose généralement sur le dosage de l’hormone chorionique gonadotrope (hCG). Ce système miniaturisé analyse en quelques minutes un échantillon brut, l’urine, et propose une lecture simple du résultat : symboles , barres colorées ou affichage de texte. Ce test jetable, rapide, peu coûteux, de manipulation simple, est annoncé fiable à plus de 99 %.
Moins répandus, les systèmes d’automesure de la glycémie sont utilisés par les diabétiques pour contrôler leur niveau de glucose dans le sang (Fig. 1, à droite). Un autopiqueur permet d’obtenir une goutte de quelques microlitres, déposée sur une bande de test, couplée au système de mesure. En quelques secondes, le taux de glucose est affiché sur l’écran numérique. Le dispositif de mesure est disponible à partir de douze euros ; les bandes jetables coûtent environ soixante-dix centimes d’euro l’unité et sont vendues par paquets.
[[|Fig. 1 – Exemples de « mini-laboratoires » d’utilisation courante : à gauche, un test de grossesse ; à droite, un dispositif d’automesure de la glycémie.]]
Ces mini-laboratoires, ou laboratoires sur puce, sont des dispositifs miniaturisés d’analyse biologique. D’utilisation simple, basés sur des échantillons bruts, ne demandant pas de préparation préliminaire, ils sont destinés à des non-spécialistes. Ils fournissent rapidement, pour un coût raisonnable, un résultat fiable et immédiatement exploitable. Les marchés ciblés par ce type de dispositifs d’analyse sont multiples ; ainsi, un test de potabilité de l’eau, accessoire des randonneurs de pays industrialisés, peut s’avérer extrêmement utile aux populations des pays en développement.
De nombreux efforts sont actuellement faits pour développer des systèmes similaires ; le principal domaine d’application est celui de la recherche en biologie et santé. Ces dispositifs permettent par exemple la manipulation d’objets tels que les protéines ou les cellules. La recherche pharmaceutique est également très intéressée par des outils miniaturisés de criblage haut-débit. Ces systèmes de poche autorisent aussi un diagnostic rapide sur site, notamment dans des pays ne disposant pas d’instruments hospitaliers modernes.
Les travaux présentés dans ce document s’insèrent dans le cadre général des laboratoires sur puce. Ils concernent plus précisément l’étude de l’intégration, dans de tels systèmes, d’un polymère aux propriétés originales, le poly(N-isopropylacrylamide) (pnipam). Le premier chapitre présente les enjeux des laboratoires sur puce, les microsystèmes fluidiques et le pnipam de façon approfondie. Le deuxième chapitre est dédié au développement d’une technologie d’intégration du pnipam dans des systèmes miniaturisés. Le troisième et dernier chapitre est consacré à deux applications de cette technologie pour les dispositifs d’analyse.