Projet de recherche du Pôle Microfluidique

Microenvironnements cellulaires synthétiques

Le microenvironnement cellulaire, constitué de matrices extracellulaires, de facteurs solubles, de cellules voisines et de forces physiques, coopère toutes de manière active sur les cellules individuelles, afin de maintenir leur vie et de réguler leurs comportements en réponse au stimuli externe, ou à la communauté multicellulaire. Pour des études et des applications « in vitro », il est important de comprendre l’interaction entre la cellule et son microenvironnement et de reconstruire ce microevironnement par une approche biomimétique à différentes échelles du temps et de l’espace. En utilisant les technologies de nanofabrication et de microfluidique, nous prétentions de proposer des microenvironnements cellulaires synthétiques comme plate-formes de culture ou scaffolds pour la médecine régénérative. Dans un premier temps, nous étudions la réalisation de scaffolds à trois dimensions (3D) en utilisant de bio-polymères naturels (collagène, gélatine, etc…) ou synthétiques (PEG, PLGA, etc…). Dans un deuxième temps, nous étudions des méthodes de prototypages rapides de ces structures, incluant écriture par laser, impression à 3D, construction par la microfluidique, etc.
Enfin, nous proposerons des nouvelles plateforme de culture cellulaire en tenant compte des spécificités dynamiques du microenvironnement cellulaire. Bien entendu, nous cherchons aussi à identifier les paramètres physico-chimiques clé, qui interfèrent entre les données de construction et les phénomènes biologiques observés, et nous appliquons également nos méthodes de micro-dispositifs dans plusieurs d’autres domaine de la recherche tels que le diagnostic, la recherche biomédicale, etc.

Plus d’infos à : http://www1.chimie.ens.fr/Microfluidique/

Bioingénierie des Interfaces Liquides

Les émulsions sont des suspensions colloidales liquides stabilisées par une monocouche de molécules tensioactives. Simples ou doubles, les émulsions peuvent être fabriquées à partir de virtuellement n’importe quel mélange diphasique liquide et leur taille peut varier sur plusieurs ordres de grandeurs, de quelques dizaines de nanomètres à plusieurs centaines de microns.
Leur nature liquide leur donne des propriétés uniques pour l’encapsulation, le transport et la libération contrôlée de composants hydrophobes ou hydrophiles. Nous avons développé des méthodes originales de fonctionnalisation et de caractérisation de gouttes d’émulsions d’huile végétale par des ligands adhésifs biologiques comme de la biotine ou des immunoglobulines. Après nous être intéressés au mouillage induit par la formation de liaisons de type ligand-recepteur sur des surfaces biomimétiques, nous nous intéressons maintenant aux mécanismes de phagocytose de gouttes liquides, en ayant pour but de pouvoir étudier la mécanique d’adhésion et d’ingestion grâce à une étude de la déformation de gouttes recouvertes d’opsonines.

A long terme, dans le cadre du Pôle Microfluidique, notre but est d’utiliser des goutelletes biomimétiques comme un matériau capable d’être intégré aux microdispositifs d’applications biologiques, afin de mieux comprendre le comportement des organismes vivants envers les interfaces liquides.

Plus d’infos à : http://jacquesfattaccioli.wordpress.com

Epigénétique synthétique

De haute résolution spatio-temporelle, biocompatible et faiblement perturbatif, la lumière est un stimulus particulièrement intéressant pour contrôler l'expression génétique.

Afin de contrôler l'expression génétique par la lumière, différentes méthodes ont été proposées, comme, par exemple, l'utilisation de molécules cagées, des modifications d’ADN avec des groupes photosensibles, ou l'utilisation de facteurs de régulation photo-activables. Toutes ces stratégies sont basées sur une modification intrinsèque (ADN, protéines) et doivent donc être adaptées pour chaque système d'expression considéré.

En revanche, nous avons récemment décrit une nouvelle méthode de photo-contrôle de l'expression génétique, au niveau de la transcription et/ou de la traduction, qui est à la fois réversible et potentiellement applicable à n’importe quel systèmes d’expression génétique d’intérêt. Dans cette approche, la lumière contrôle la conformation des acides nucléiques (ADN ou ARNm)qui est alors utilisée comme un régulateur des réactions de transcription et de traduction. En utilisant des ADN codant pour différents types de protéines, il est alors possible de réguler par la lumière la fonction de ces protéines. Nous sommes ainsi en train d’appliquer cette méthode pour le photo-contrôle in vitro de protéines  variées (protéines fluorescentes, enzymes, protéines membranaires, etc.). Ceci nous permet de déveloper des machines synthétiques fonctionnelles capables, en réponse à un stimulus lumineux, d'effectuer différents types d'opération (réaction enzymatique, relargage de médicament, communication molécuaire, etc.)

Plus d’informations à: http://www.baigllab.com/

Microfluidique pilotée par la lumière

Nous avons développée une série de méthodes innovantes pour le photo-contrôle des systèmes microfluidiques fermés (dispositifs en PDMS ou en verre) ou ouverts (microfluidique digitale). Basée sur la photo-modulation des énergies interfaciales, cette méthode est particulièrement robuste, peu chère et portable. Ainsi, notre méthode de photo-actuation ne requiert ni source laser ni montage optique et fonctionne avec une simple illumination LED. Nous avons déjà démontré la possibilité de contrôler, par la lumière, un certain nombre d'opérations-clé de la microfluidique. Cela inclut la manipulation, la génération et la fusion de gouttelettes ainsi que le mélange réversible de phases continues. Nous étendons à l’heure actuelle l’éventail des opérations microfluidiques contrôlables par la lumière. Nous appliqons également nos méthodes de photo-actuation pour de nouvelles applications en chimie et en biologie.

Plus d’informations à : http://www.baigllab.com/


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