Cellule d’interactions

Pour finir la description du système fluidique, nous allons maintenant décrire la cellule d’interactions. Elle est caractérisée par plusieurs propriétés : sa taille, sa forme ainsi que sa composition. Sa taille va définir le nombre maximal de plots que nous allons pouvoir analyser en parallèle, sa forme va définir l’écoulement des réactifs au niveau de l’interface tandis que le choix du matériau de composition de la cuve doit permettre une bonne biocompatibilité avec ces réactifs et une bonne étanchéité de la cellule.

La cellule d’interactions doit être la plus grande possible afin de pouvoir intégrer un maximum de plots dans notre capteur, mais, dans le même temps, sa taille va définir le volume de la cellule et, par voie de conséquence, la quantité de réactifs nécessaire pour l’analyse des interactions. Le choix de cette taille résulte donc d’un compromis. Nous avons choisi d’analyser des matrices de plots carrées de 5 mm x 5 mm. Cela va nous permettre d’analyser simultanément suffisamment de plots dans le cadre des applications présentées dans le chapitre III.

La diagonale d’une matrice de 5 mm de côté mesurant 7,1 mm, nous avons conçu une cellule d’interactions cylindrique de diamètre φ = 8 mm, ce qui nous laisse une tolérance suffisante pour placer la matrice de plots au centre de la cellule. Cette cellule mesure une hauteur h = 300 µm, ce qui fait un volume raisonnable de V = 15 µL. L’injection se fait alors par une ouverture de diamètre 400 µm en bas de la cellule et la sortie par une autre ouverture de même diamètre en haut de cette cuve.

La validité de ce choix a ensuite été vérifiée en injectant successivement dans la cuve, au contact d’un prisme recouvert d’une couche mince d’or non-fonctionnalisée, de l’eau et du PBS, une solution aqueuse contenant quelques solutés (NaCl, KCL, …). Les résultats de ce test sont représentés dans la Figure 63. Sur ces images, la cuve n’est pas circulaire à cause de l’anamorphose créée par le prisme et les images sont pivotées d’un quart de tour (le bas est à gauche de l’image tandis que le haut est à droite). Dans cette figure, sont représentées les images acquises au cours du temps lors de ces injections. A chaque image a été retirée l’image initiale du début de l’expérience. L’augmentation de réflectivité due à l’injection du PBS, d’indice de réfraction plus élevé que celui de l’eau, se traduit par un décalage de la valeur des pixels de l’image vers le blanc (1ère ligne) tandis que l’injection d’eau dans une cuve remplie de PBS va décaler la valeur des pixels vers le noir (2ème ligne).

Figure 63 : Mélange des produits dans une cuve cylindrique observé par imagerie SPR. Ces 14 images sont obtenues en calculant la différence entre l’image acquise au temps t et l’image acquise au temps t = t0 (début de l’expérience). Chaque image est pivotée de 90 °, le

bas de la cuve est à gauche et le haut à droite. 1ère ligne : Injection de PBS (eau + solutés, nPBS > neau) dans une cuve remplie d’eau. 2ème ligne : Injection d’eau dans une cuve remplie

de PBS.

Sur cette figure, nous voyons d’abord que la réflectivité en dehors de la cuve reste constante tout au long de l’expérience. Ensuite, nous voyons que le passage d’un milieu à un autre se fait de manière assez homogène avec tout de même un léger retard sur les bords latéraux (haut et bas sur chaque image) de la cuve. Enfin, sur les 3 dernières images des deux lignes de la Figure 63, un filet sur le haut de la cuve (à droite sur les images, sombre sur la 1ère ligne, blanc sur la seconde) reste assez réfractaire au changement de milieu liquide. Cette partie de la cuve est une zone où le flux est quasiment nul, car située plus haut que le trou de sortie des liquides, et où les changements vont plutôt s’opérer par diffusion. Cette zone reste tout de même assez restreinte et ne perturbera pas une zone fonctionnalisée de 5 mm par 5 mm située au centre de la cuve.

Cette cuve cylindrique permet donc une circulation homogène des réactifs. Par la suite, toutes les expériences présentées ont été réalisées dans une cuve de 8 mm de diamètre et de 300 µm de hauteur taillée dans un bloc de 10 mm x 15 mm x 25 mm de téflon. Le téflon a plusieurs avantages : il est biocompatible et il est assez souple, ce qui facilite son usinage et ce qui permet aux parois de la cuve d’épouser la forme du prisme afin d’assurer une bonne étanchéité. Le plan de cette cuve en téflon est représenté dans la Figure 64. La paroi de la cellule est constituée d’un anneau en téflon et son fond du bloc massif de téflon. Cette cellule est ensuite fermée en appliquant le bloc de la Figure 64 contre le prisme recouvert d’une couche mince d’or. Deux trous coniques traversant le bloc de téflon servent à rentrer à force 2

aiguilles de seringue qui, connectées aux tuyaux souples, vont permettre l’entrée et la sortie des réactifs.

Figure 64 : Plan de la cuve en téflon servant de cellule d’interactions pour l’imagerie SPR. Cette cellule se résume à un anneau de téflon de diamètre intérieur 8 mm, de diamètre extérieur 10 mm et d’épaisseur 300 µm sur un bloc de 10 x 15 x 25 mm3 percé de 2 trous coniques de diamètre 400 µm au niveau de la cellule pour l’entrée et la sortie des réactifs.

Le système fluidique d’injection des différents liquides est maintenant complet. Il va permettre de faire circuler de manière homogène de faibles quantités de réactifs. Ce système va ensuite être adjoint au prisme que nous allons décrire dans la partie suivante.