Systèmes microfluidiques modèles : Transport en milieux poreux, nano-objets et membranes biomimétiques sur puce

National audienceMicrofluidics, controlling fluids in microfabricated chips, is a valuable tool for chemical or biological analysis; these are labs-on-chip. It also allows, thanks to simplified configurations, to dissect and better understand some complex situations encountered in porous natural or industrial environments, or biological systems. The manuscript presents a summary of my research at LAAS-CNRS, based essentially on such model systems.Fluid transport in a porous medium, in particular at the nanoscale, is studied by manufacturing a microfluidic or even nanofluidic network, mimicking imbibition, fluid evaporation, or the crystallization of salt in a rock, or the clogging of a filtration membrane.The transport of nano-objects is studied for different questions related to biotechnologies: sorting or concentrating the objects before their analysis; evaluating their fate in the bloodstream for the vectorization of drugs.The perspectives of this work concern: (1) fluid transport in porous media; (2) the exploitation of microfluidic technologies to manipulate cell membrane models, and thus study the mechanisms of their interactions with nano-objects; (3) shaping a hydrogel based on molecular self-assemblies to make a 3D cell culture support.La microfluidique, contrôle de fluides dans des puces microfabriquées, est un outil précieux pour l’analyse chimique ou biologique ; ce sont les laboratoires sur puce. Elle permet aussi, grâce à des configurations simplifiées, de décortiquer et ainsi mieux comprendre certaines situations complexes rencontrées dans des milieux poreux naturels ou industriels, ou des systèmes biologiques. Ce manuscrit présente une synthèse de mes recherches au LAAS-CNRS, reposant pour l’essentiel sur de tels systèmes modèles. Le transport fluide en milieu poreux, en particulier à nano-échelle, est étudié en fabriquant un réseau microfluidique, voire nanofluidique, mimant l’imbibition, l’évaporation, ou la cristallisation de sel dans une roche, ou encore le colmatage d’une membrane de filtration. Le transport de nano-objets est abordé selon plusieurs éclairages liés aux biotechnologies: trier ou concentrer les objets avant leur analyse ; évaluer leur devenir dans la circulation sanguine pour la vectorisation de médicaments.Les perspectives de ces travaux concernent : (1) le transport fluide en poreux ; (2) l’exploitation des technologies microfluidiques pour manipuler des modèles de membranes cellulaires, et ainsi étudier les mécanismes de leurs interactions avec des nano-objets ; (3) la mise en forme d’un hydrogel basé sur des auto-assemblages moléculaires, pour fabriquer un support 3D de culture cellulaire