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Le but de cette étude est de concevoir, fabriquer et caractériser une puce microfluidique afin de mettre en oeuve la capture de nanoparticules magnétiques fonctionnalisées en vue de la reconnaissance d’anticorps spécifiques (couplage d’une très grande spécificité et sensibilité). Après avoir modélisé et simulé les performances de la microbobine intégrée dans le canal de la puce microfluidique en prenant soin de limiter la température du fluide à 37°C, la capture devant être effective, le microsystème est fabriqué en salle blanche en utilisant des procédés de fabrication collective. La fabrication du microdispositif en PDMS a aussi donné lieu à l’optimisation de procédés de modification de surface afin d’assurer la ré-utilisation du microdispositif (packaging réversible) et la limitation de l’adsorption non spécifique. L’immobilisation des anticorps su les billes (300 nm) a été menée à l’intérieur du canal en utilisant un protocole de type ELISA éprouvé. Le procédé a montré qu’il était également efficient pour cet environnement puisque nous avons pu mettre ne évidence la capture de nanoparticules / In this study, a concept of microfluidic chip with embedded planar coils is designed and fabricated for the aim of trapping effectively functionalized magnetic nanobeads and immobilizing antibody (IgG type). The planar coils as a heart of microfluidic chip is designed with criterion parameters which are optimized from simulation parameters of the maximum magnetic field, low power consumption and high power efficiency by FE method. The characterization of microcoils such as effectively nanobeads (300 nm) at low temperature (<37oC) is performed and confirmed. The channel network in PDMS material is designed for matching with entire process (including mixing and trapping beads) in microfluidic chip. A process of PDMS’s surface modification is also carried out in the assemble step of chip in order to limit the non-specific adsorption of many bio substances on PDMS surface. The microfluidic chip assemble is performed by using some developed techniques of reversible packaging PDMS microfluidic chip (such as stamping technique, using non-adhesive layer, oxygen plasma combining with solvent treatment). These packaging methods are important to reused microchip (specially the bottom substrate) in many times. The immobilization of antibody IgG-type is performed inside microfluidic chip following the standard protocol of bead-based ELISA in micro test tube. The result showed that IgG antibodies are well grafted on the surface of carboxyl-beads (comparing to result of standard protocol); these grafted antibodies are confirmed by coupling them with labeled second antibody (Fab-FITC conjugation).

This thesis explores the potential of Differential Dynamic Microscopy (DDM) as a rapid diagnostic platform with a simplified sample preparation protocol, suitable for both laboratory use and future point-of-use (POU) applications. Focused initially on COVID-19 diagnostics, our study addresses the need for novel techniques capable of quantifying both antibody and viral loads, crucial for comprehensive patient profiling. Traditional assays like PCR and ELISA, while sensitive, are hindered by complexity and expensive equipment requirements. Two distinct DDM-based diagnostic approaches are detailed: protein biomarker quantification and Virus-Like Particle (VLP) quantification. The protein biomarker assay utilizes fluorescence imaging of probe beads, demonstrating quantification capabilities for antibodies in saliva and serum with minimal manipulation and short incubation times. This assay is adaptable to different antibodies and diseases, utilizing widely available laboratory equipment. Conversely, the VLP assay employs dark-field imaging of gold nanoparticle sensors to detect VLPs, achieving a low limit of detection in buffer and salivary samples without amplification or labeling steps. These methodologies highlight DDM's potential for broad laboratory adoption and future POC applications through equipment miniaturization. We present a versatile diagnostic platform poised to revolutionize medical diagnostics, simplifying procedures and accelerating disease detection to improve patient outcomes across diverse healthcare settings. High-throughput implementation in laboratories, including remote and resource-limited regions, is anticipated. Future directions involve clinical validation studies for assay sensitivity and specificity, exploring multiplexing capabilities, and assessing vaccine efficacy using DDM-based assays. The ongoing pursuit of miniaturized equipment aims to further enable POU applications, enhancing accessibility and efficacy in disease diagnostics and monitoring. / Cette thèse explore le potentiel de la Microscopie Dynamique Différentielle (MDD) en tant que plateforme de diagnostic rapide avec un protocole simplifié de préparation des échantillons, adaptée à une utilisation en laboratoire ainsi qu'à des applications futures sur site. Axée initialement sur le diagnostic de la COVID-19, notre étude répond au besoin de techniques novatrices capables de quantifier à la fois les anticorps et les charges virales, essentielles pour un profilage complet des patients. Les méthodes traditionnelles telles que la PCR et l'ELISA, bien que sensibles, sont entravées par leur complexité et les exigences onéreuses en équipement. Deux approches diagnostiques distinctes basées sur la MDD sont détaillées : la quantification des biomarqueurs protéiques et la quantification des particules pseudo-virales (PPV). L'essai pour la détection des biomarqueurs protéiques utilise l'imagerie par fluorescence des billes sondes, démontrant des capacités de quantification des anticorps dans la salive et le sérum avec une manipulation minimale et des temps d'incubation courts. Cette méthode est adaptable à différents anticorps et maladies, utilisant des équipements de laboratoire largement disponibles. En revanche, l'essai de détection des PPV utilise l'imagerie en champ sombre des capteurs à base de nanoparticules d'or pour détecter les PPV, atteignant une faible limite de détection dans les échantillons tampon et salivaires sans étapes d'amplification ni d'étiquetage. Ces méthodologies mettent en lumière le potentiel de la MDD pour une adoption étendue en laboratoire et des futures applications sur site grâce à la miniaturisation de l'équipement. Nous présentons une plateforme de diagnostic polyvalente prête à révolutionner le diagnostic médical, simplifiant les procédures et accélérant la détection des maladies pour améliorer les résultats des patients dans divers environnements de soins de santé. Une mise en œuvre à haut débit dans les laboratoires, y compris dans les régions éloignées et à ressources limitées, est anticipée. Les orientations futures incluent des études cliniques de validation pour la sensibilité et la spécificité des essais de détection, l'exploration des capacités de multiplexage, et l'évaluation de l'efficacité des vaccins à l'aide de la technique MDD. La recherche continue d'équipements miniaturisés vise à faciliter davantage les applications sur site, améliorant ainsi l'accessibilité et l'efficacité dans le diagnostic et le suivi des maladies.