Moulage par injection comme méthode de production de puces microfluidiques en PDMS

La microfluidique est un domaine en plein essor depuis la fin des années 1990. Cette discipline, qui repose sur l’utilisation de dispositifs miniaturisés appelés puces microfluidiques pour manipuler des fluides à l’échelle microscopique, est entre autres appliquée au domaine biomédical et offre plusieurs avantages par rapport aux approches conventionnelles. Par exemple, la miniaturisation favorise la transportabilité et la parallélisation d’expériences biologiques, et permet de sauver des coûts liés à la quantité de réactifs utilisés. De plus, le développement de nouveaux modèles microfluidiques est facilité par leur compatibilité avec des méthodes de prototypage rapide. Les puces microfluidiques sont souvent composées de polydiméthylsiloxane (PDMS), un polymère de type silicone se distinguant par son élasticité et sa perméabilité à l’oxygène. Le PDMS a l’avantage de pouvoir être moulé en laboratoire à l’aide de la lithographie molle, une méthode de production rapide et à faible coût permettant le développement itératif de dispositifs microfluidiques. Ainsi, grâce à cette méthode, de nombreuses puces sont développées dans l’optique de répondre à différents besoins du monde médical. Un exemple d’innovation technologique ayant tiré profit de la microfluidique et du PDMS est le modèle de tumeurs microdisséquées (MDT), qui repose sur la modélisation du cancer par la culture d’explants tumoraux. La culture d’explants, bien qu’elle offre une haute représentativité des tumeurs natives, est typiquement entravée par la faible viabilité des échantillons dans un environnement ex vivo. Le modèle MDT répond à cette difficulté en utilisant une puce microfluidique composée de PDMS, nommée puce à MDT, comme plateforme de culture des explants. Cette approche profite entre autres de la perméabilité à l’oxygène du PDMS pour assurer un apport en oxygène suffisant aux explants, expliquant en partie leur viabilité améliorée.

Abstract

Microfluidics has been a rapidly growing field since the late 1990s. This discipline, which relies on the use of miniaturized devices called microfluidic chips to control fluids at the microscopic scale, is applied, among others, to the biomedical field and offers several advantages over conventional approaches. For instance, miniaturization promotes portability and the parallelization of biological experiments and can also allow cost savings associated with the reduced use of reagents. Furthermore, the development of new microfluidic models is facilitated by their compatibility with rapid prototyping methods. Microfluidic chips are often composed of polydimethylsiloxane (PDMS), a silicone-based polymer appreciated for its elasticity and oxygen permeability. PDMS can be molded in the laboratory using soft lithography, a fast and low-cost production method enabling the iterative development of microfluidic devices. Thus, thanks to this method, numerous chips are developed to meet various needs in the medical field. One example of technological innovation that has benefited from microfluidics and PDMS is the microdissected tumor model (MDT), which is based on cancer modeling through the culture of tumor explants. Although explant culture offers high representativeness of native tumors, it is typically hindered by the low viability of samples in an ex vivo environment. The MDT model addresses this challenge by using a PDMS-based microfluidic chip, called the MDT chip, as a platform for explant culture. This approach benefits, among other things, from the oxygen permeability of PDMS to ensure sufficient oxygen supply to the explants, partially explaining their improved viability.