Fig. 2.20 : Communications et liaisons dans la plate-forme exp´erimentale
Dans le premier chapitre, nous avons justifi´e le choix de la technique de d´epˆot que nous avons utilis´ee. L’objectif de ce deuxi`eme chapitre ´etait de d´ecrire de fa¸con aussi compl`ete que possible l’environnement des travaux et les diff´erents outils utilis´es.
Il s’agissait ainsi de d´ecrire nos besoins, et de justifier les r´eponses et choix que nous avions faits. D´esormais, afin d’ˆetre compatible avec les micro- et nano-technologies, il nous faut disposer d’un syst`eme ayant une pr´ecision, et des caract´eristiques au niveau vitesse et libert´e de mouvements suffisantes afin de r´epondre `a une fabrication de biopuces peu coˆuteuse, rapide et en parall`ele. Nous disposons d’un syst`eme d’observation visuelle du d´eroulement de l’exp´erience et avons recours `a des techniques classiques de lecture en fluorescence pour valider notre approche et calibrer le syst`eme.
Afin de contrˆoler l’homog´en´eit´e des spots, maˆıtriser la force d’appui lors du contact est devenu primordial. Sans capteur, les leviers permettent d´ej`a une certaine homog´en´eit´e (varia- tion du diam`etre des d´epˆots de l’ordre de 10 %, ´equivalente `a celle des syst`emes classiquement commercialis´es). Cependant, il apparaˆıt n´ecessaire d’en int´egrer afin de contrˆoler et d’observer le temps de contact et la force appliqu´ee lors du contact avec le support. Cette ´evolution n´e- cessite l’utilisation d’un syst`eme ´electronique externe coupl´e au microcalculateur. L’utilisateur doit entrer correctement ses param`etres, pr´eparer les diff´erents produits, de d´epˆot et nettoyage, dans les diff´erents r´eservoirs.
Tout ce syst`eme de communication et les liaisons entre les diff´erents p´eriph´eriques de notre plate-forme exp´erimentale sont pr´esent´es sur la figure 2.20. On peut observer que les liaisons
2.1 Introduction . . . 35 2.2 Les leviers . . . 36 2.2.1 Id´ee de d´epart . . . 36 2.2.2 Proc´ed´e de fabrication . . . 37 2.2.3 Vers des leviers actifs . . . 39 2.2.3.1 Traitements de surface . . . 39 2.2.3.2 Contrˆoles actifs . . . 40 2.3 La plate-forme exp´erimentale . . . 40 2.3.1 La table de positionnement XYZ . . . 41 2.3.2 Interfa¸cage . . . 43 2.3.2.1 PC et carte d’acquisition . . . 44 2.3.2.2 Le contrˆoleur d’axes . . . 46 2.3.3 Contrˆole visuel de l’exp´erience . . . 47 2.3.3.1 Le microscope . . . 48 2.3.3.2 Le scanner . . . 48 2.4 Perspectives en cours . . . 49 2.4.1 Vers des leviers pi´ezor´esistifs . . . 49 2.4.1.1 Principe de fabrication . . . 49 2.4.1.2 Principe d’utilisation . . . 51 2.4.2 Dispositif ´electronique de lecture . . . 53 2.4.2.1 Hypoth`ese de fonctionnement . . . 53 2.4.2.2 Point de vue PC . . . 54 2.4.2.3 Point de vue ´electronique . . . 54 2.5 Conclusion . . . 56
3.1
Introduction
Le chapitre pr´ec´edent a permis de d´ecrire l’ensemble des instruments et outils dont nous disposons, notamment les micro-leviers. Ceux-ci ont suivi une ´evolution dict´ee par l’apparition d’une difficult´e majeure, remplir le canal (large de 5 µm) et le r´eservoir des micro-leviers avec le produit que nous souhaitons d´eposer (Cf. chapitre 4). Le chapitre suivant apportera une r´eponse aux probl`emes rencontr´es lors du chargement des produits sur les leviers. La solution mise en place permet de charger de mani`ere suffisante (environ une centaine de d´epˆots r´ealisables pour un chargement) les produits `a d´eposer en se basant sur l’utilisation d’un champ ´electrique.
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Etant d´esormais capables de charger des produits, l’objectif de ce chapitre est de montrer la faisabilit´e en laboratoire et donc, le possible transfert des techniques issues des micro- et nano-technologies pour des applications comme la r´ealisation de biopuces. Ne perdons pas de vue que l’objectif principal, une r´eduction du coˆut de revient d’une biopuce, passe par une r´eduction du prix de l’outillage, par une r´eduction de la taille des spots, donc des quantit´es de produits utilis´es et par une meilleure homog´en´eit´e, afin d’´eviter la production de n-uplets pour valider un r´esultat1.
Diff´erentes ´etapes ont permis de valider notre approche. Ainsi la premi`ere partie s’attache `a d´emontrer l’efficacit´e de la table de positionnement XYZ, en r´eussissant `a obtenir avec des pointes du commerce classiques, des r´esultats similaires `a ceux obtenus par d’autres syst`emes de d´epˆot.
Les parties suivantes relatent les r´esultats obtenus en utilisant nos propres micro-leviers. La deuxi`eme partie traite, dans un premier temps, du d´epˆot d’oligonucl´eotides (des s´equences d’ADN) et d´emontre le bon d´eroulement de l’hybridation2
. Dans un second temps, elle aborde la probl´ematique non triviale des puces `a prot´eines et de leur r´ealisation. Le but est de montrer que cette interaction complexe prot´eine-prot´eine, ainsi que la fixation de ces prot´eines sur un support, est parfaitement r´ealisable en utilisant notre approche et nos outils.
Dans la troisi`eme partie, nous ´etudions le contact entre le levier et la surface de d´epˆot lors du d´epˆot. Nous ´etudions notamment l’influence du ph´enom`ene de diffusion, car si les forces de capillarit´e sont pr´epond´erantes dans le processus de d´epˆot, nous verrons que la diffusion peut aussi jouer un rˆole non n´egligeable.
La quatri`eme partie s’int´eresse `a la probl´ematique de la contamination crois´ee (cross- contamination) ou de la pollution. Une biopuce, quelle qu’elle soit, est compos´ee de diff´erents produits, et afin d’optimiser sa r´ealisation, il est int´eressant (et presque n´ecessaire) de ne pas changer d’outillage pour chacun des produits. Ainsi, il fallait montrer la possibilit´e de d´eposer au moins deux produits diff´erents avec un seul et mˆeme levier et trouver ainsi un protocole appropri´e de nettoyage et s´echage des micro-leviers.
Une cinqui`eme partie compl`ete la d´emonstration de la compatibilit´e de notre syst`eme avec les micro- et nano-technologies, en pr´esentant diff´erentes exp´erimentations r´ealis´ees au sein du LAAS avec la table de positionnement. Elle d´ebouchera sur une prospective importante li´ee `a ce projet et portant sur les biopuces et les biocapteurs.