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Paris-Saclay
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Univ. Paris-Saclay

Sujet de stage / Master 2 Internship

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Miniaturisation d'un test de diagnostic précoce à base de capteurs GMR

Spécialité : ÉLECTRONIQUE ÉLECTRICITÉ / Électronique embarquée

Contact : JASMIN-LEBRAS Guenaelle,
e-Mail : guenaelle.jasmin-lebras@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 65 35
Laboratoire : SPEC/LNO

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Non
Durée du stage : 0-12 mois
Date limite de constitution de dossier : 30/04/2022

Résumé :
Stage ingénieur dans le cadre d'un projet dont le but est de miniaturiser la partie acquisition et traitement du signal d'une biopuce à base de capteurs GMR, afin qu'elle puisse être développée en tant que test de diagnostic terrain, transportable au chevet du patient.

Sujet détaillé :
Le développement de techniques de diagnostic précoce, à la fois rapide, sensible, transportable au chevet du patient et peu coûteux est un vrai défi dans le domaine de la santé mais également dans celui de la défense ou de l'environnement. L'Organisation Mondiale de la Santé a d'ailleurs défini des critères (ASSURED) auxquels doivent répondre les tests de diagnostic terrain ce qui prouve le réel besoin en terme de santé publique. La pandémie mondiale depuis un an a également montré la nécessité d'avoir de tels tests. Dans ce contexte, nous proposons une biopuce brevetée, à base de capteurs GMR (Giant MagnetoResistance) disposés face à face de part et d'autre du canal, pour détecter des objets biologiques (bactéries, cellules) en très faible quantité, dans des matrices complexes sans étape de lavage préalable. L'approche proposée est très innovante. Elle est basée sur l'utilisation de nanoparticules magnétiques fonctionnalisées par des anticorps monoclonaux produits au LERI (Laboratoire d'Etudes et Recherches en Immunoanalyse), dirigés contre les objets biologiques cibles. La détection dynamique de ces derniers, après interaction avec les nanoparticules magnétiques, est réalisée grâce à des capteurs à magnétorésistance géante (capteurs GMR) développés au LNO (Laboratoire Nanomagnétisme et Oxydes) qui permettent de compter un à un les objets biologiques magnétiquement marqués. Les résultats sont très prometteurs puisque nous atteignons des sensibilités équivalentes à celles obtenues sur le même modèle biologique avec un test ELISA ou par cytométrie en flux. Il est nécessaire de rendre ce test de diagnostic transportable, dans un premier temps dans les bâtiments à haut risque biologique mais également vers des laboratoires, ou plus tard au chevet du patient et sur le terrain.

Au cours de ce stage, avec nos collègues du LETS (CEA/SPEC), l'étudiant miniaturisera la partie acquisition et traitement du signal. L'ensemble prévu comprendra un processeur embarqué ARM STM32, la numérisation des signaux utilisera des convertisseurs analogiques numériques 16 bits. Le traitement du signal sera développé sur microcontrôleur ou DSP voire FPGA. Le programme d'analyse des coïncidences (signaux obtenus simultanément par les capteurs disposés face à face de part et d'autre du canal) sera exécuté en temps réel en mode flux sur les signaux. Il sera testé à partir des fichiers de données obtenus lors des expériences réalisées avec la biopuces GMR sur les bactéries. Le système devra être développé pour fonctionner en étant connecté à un PC par un port USB, ou en mode autonome avec un écran permettant d'afficher les résultats. L'étudiant devra également réfléchir à la conception d'un nouvel aimant permanent homogène compact pour rendre la biopuce facilement transportable.
Techniques utilisées au cours du stage :
Électronique, traitement du signal, programmation.

Mots clés : Traitement du signal et traitement des données, magnétisme, technosanté.

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