Couplage micro-fluidique digitale avec spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif
Résumé :
Le projet Cleverest regroupe deux laboratoires du CEA Saclay, le NIMBE/LIONS de la DRF et le SEARS/LANIE du DEN. Les chercheurs plus particulièrement impliqués sont Florent Malloggi (LIONS), Elodie Barruet (LIONS), Valérie Geertsen (LIONS) et Laurent Vio (LANIE). Le projet a pour objectif de réaliser un couplage entre la microfluidique digitale (µDIG) et la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICPMS) pour deux applications principales : le screening de molécules et l’analyse de nanoparticule unique. Il est financé par le Programme Transversal de Compétences « Instrumentation et détection » du CEA
DEN: Direction de l'energie Nucléaire, DRF: Direction d ela Recherche Fondamentale
Ces dernières années ont vu le développement dans différents laboratoires à travers le monde dont le NIMBE/LIONS de plateformes microfluidiques destinées à la création et à la manipulation, dans une phase liquide continue, de gouttes liquides calibrées (microfluidique digitale ou µDig). L’application de ces plateformes microfluidiques digitales à des fins d’analyse (analyse digitale) consiste à segmenter un échantillon liquide en petites gouttes monodisperses et à analyser chacune de ces gouttes comme un échantillon unique.
Les applications potentielles de ce nouveau concept analytique sont nombreuses (analyse de cellules biologiques individuelles pour mieux appréhender la variabilité inter-individus de la biomédecine, étude systématique de protocoles analytiques, ..).
Le projet Cleverest se focalise sur :
- Le screening de molécules extractantes :
La production de gouttes calibrées au sein des plateformes microfluidiques est assimilable à des microréacteurs indépendants et uniques. Chaque microréacteur étant soumis à des conditions opératoires spécifiques, il est possible d’évaluer de façon rapide et contrôlée des protocoles analytiques. Il s'agira ici d’étudier des molécules extractantes (extraction liquide-liquide de métaux avant analyse) dont les performances (quantité de métaux extraits) seront analysées en ligne par ICPMS.
- Analyse de nanoparticule unique:
L’analyse digitale peut s’appliquer aux échantillons hétérogènes tels que les nanoparticules métalliques (Au NPS, TiO2 NPS, SiO2 NPS, imogolites ..). Elle consiste alors à incorporer une ou zéro nanoparticule au sein de gouttes calibrées, chaque goutte et donc chaque nanoparticule étant analysée comme un échantillon unique. Ce nouveau concept analytique, en cours de développement, permet d’établir des diagrammes de répartition des nanoparticules en taille, composition chimique, isotopique, pureté, rapport entre fraction dissoute et fraction nano-particulaire. Il s’agit d’un complément essentiel aux techniques classiques de caractérisation des nanoparticules (SAXS, microscopie, ..)
Le projet présente aussi un important aspect instrumental. Pour cela les équipes s’appuient sur leurs compétences complémentaires en microfabrication (PDMS, PMMA, NOA, …) et en micro-usinage. Les pièces d’adaptation sont réalisées par impression 3D en interne laboratoire ou en collaboration avec le FabLab Digiscope de l’Université Paris Saclay. L’interfaçage informatique est développé au sein du LIONS (Python).
