Les micro et nano billes magnétiques sont de plus en plus utilisées en Biologie et en Médecine, pour une large gamme d'applications. Plusieurs applications utilisent le piégeage et le guidage de ces billes sous l'effet d'un champ et d'un gradient de champ magnétique.Dans la plupart des applications le champ magnétique est macroscopique, créé par un aimant ou un électro-aimant. L'intégration plus poussée est souvent envisagée, dans les articles scientifiques, par des micro bobines ou par des éléments magnétiques doux. Ceux-ci doivent alors être polarisés par un champ externe (de nouveau, un électroaimant ou un aimant). Les micro-aimants mis au point à l'Institut Néel permettent d'obtenir les mêmes inductions que les meilleurs aimants du marché et, par conséquent, de par la réduction d'échelle, des gradients de champ intenses. Ils sont, de plus, favorables à l'autonomie et àla stabilité du système. Le défi est de produire de bonnes couches magnétiques avec des dimensions de l'ordre de 1 à 100 μm et de les intégrer à des Bio-Mag-MEMS.Le dépôt physique par phase vapeur (pulvérisation cathodique triode) est utilisé pour le dépôt de ces aimants de haute qualité, en couche épaisse, et à base de terres-rares. Dans le but d'optimiser les gradients latéraux des champs magnétiques, trois techniques ont été développées:* Le topographic patterning, dans lequel une couche est structurée géométriquement,soit par dépôt sur un substrat pré-gravé, soit par gravure humide après le dépôt.* Le thermo-magnetic patterning, qui exploite la dépendance thermique de la coercivité pour réorienter localement l'aimantation de la couche.* Le micro magnetic imprinting, qui consiste à organiser des particules magnétiques à l'aide des aimants mentionnés ci-dessus et, ensuite, de les noyer dans une couche polymérique.Les micro-aimants présentent l'avantage, majeur pour un microsystème, d'être autonomes. Ils ne nécessitent pas de source externe de champ magnétique, ni d'alimentation électrique. Lors de ces travaux, nous développons des prototypes de microsystèmes fluidiques autonomes basés sur des réseaux de micro-aimants. En premier lieu, la capture par attraction et le positionnement controllé, en utilisant des particules super paramagnétiques comme modèle. Puis, l'étude de phénomènes d'endocytose à l'aide d'éléments biologiques marqués magnétiquement. Dans le but de passer à l'intégration des systèmes, des canaux microfluidiques sont développes sur les réseaux magnétiques. Des particules magnétiques etnon-magnétiques sont introduites dans les canaux et leur positionnement, guidage et tri sont réalisés. L'analyse des solutions triées indique une haute efficacité du système.Les résultats obtenus lors du développement de ces micro-sources de champ magnétiques et de leur intégration dans des microsystèmes, ainsi que la manipulation et tri de particules,démontrent le grand potentiel de ces recherches pour des applications grand public à des systèmes biologiques et médicaux. De plus, la biocompatibilité et l'autonomie de ces systèmespermettent leur utilisation dans des microsystèmes d'analyse totale (μTAS), des systèmespoint-of-care (POC) et des implants biomédicaux, potentiellement jetables et bas coût.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00820317 |
| Date | 18 February 2013 |
| Creators | Zanini, Luiz |
| Publisher | Université de Grenoble |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | fra |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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