CMOS and MEMS Based Microsystems for Manipulation and Detection of Magnetic Beads for Biomedical Applications

Les micro et nano billes magnétiques dédiées à l'étiquetage des bio-particules attirent de plus en plus d'intérêt dans de nombreuses applications environnementales et sanitaires, tels que l'analyse de gènes, le transport des médicaments, la purification et l'immunologie. Les dimensions réduites et la haute sensibilité des billes magnétiques rendent leurs manipulations à haute précision possibles. Leur simplicité de suivi dans le milieu biologique et leur biocompatibilité permettent d'effectuer des détections rapides et à haute sensibilité pour des applications in vivo et in vitro. L'utilisation traditionnelle des billes magnétiques prend place dans un laboratoire se servant du matériel encombrant et dispendieux. Avec le développement de la technologie de microfabrication, des billes magnétiques peuvent être traitées dans un microsystème, plus précisément, dans une structure laboratoire sur puce (LoC). La combinaison microfluidique et microélectronique offre des possibilités d'autoévaluation, ce qui peut augmenter l'efficacité du travail. Cette thèse est orientée vers de nouvelles approches pour la manipulation et la détection de bio-particules se servant de la technologie de microsystèmes basées sur des structures microelectroniques et microfluidiques et en utilisant des marqueurs de billes magnétiques. Basé sur un réseau de microbobines à la fois comme une source de champ magnétique et un capteur inductif, le microsystème proposé est réalisé grâce à l'efficacité de fabrication de structures CMOS-MEMS, ainsi que des circuits intégrés dédiés CMOS de haute performance afin d'obtenir un rendement élevé de manipulation et de détection de billes magnétiques. Plusieurs défis ont été analysés dans la mise en œuvre de ces microsystèmes et des solutions correspondantes fournies. Plus précisément, la conception et la mise en œuvre d'une plate-forme contrôlée en température en format portable sont d'abord présentées, dans un effort réalisé pour résoudre la question de la chaleur par effet Joule lors de l'application du réseau de microbobines comme une source de champ magnétique dédié à la manipulation de billes magnétiques. Une plateforme similaire à cette dernière a été améliorée pour effectuer une analyse magnétique immunologique, en ajoutant des circuits de détection par des billes magnétiques. De plus, des IgG et anti-IgG de souris ont été utilisés dans des expériences pour vérifier les performances de détection de la plateforme de microsystème proposé.