Development of micro-tools for biodetection, micromixing, and microfiltering

Ce travail de thèse est consacré au développement de micro-outils pour des applications dans le domaine biomédical. Il se compose de trois volets: le premier volet est dédié au développement et caractérisation d’un immunocapteur pour la détection d'une cytokine anti-inflammatoire (Interleukine-10 (IL-10)) en utilisant le transistor EOS (Electrolyte-Oxide-Semiconductor) à base d’un nouveau diélectrique à haute constante diélectrique (high-k): l’oxyde d'hafnium (HfO2) utilisé comme transducteur. Le deuxième et le troisième volet sont consacrés respectivement à la conception et réalisation d’une part d’un micro-mélangeur ‘passif’ et d’autre part d’un micro-filtre totalement flexible par des méthodes douces de microfabrication. Des moules souples en poly(diméthylsiloxane) (PDMS) micro-structurés sont préparés à partir d'un moule mère en silicium qui a été préalablement structuré par lithographie électronique et gravure ionique réactive (RIE). Un procédé de collage direct a été mis au point pour fabriquer ces dispositifs «PDMS-sur-Polymère» suffisamment résistants en pression pour permettre des études de mélange de fluides ou pour filtrer des microparticulesThe work in this thesis is devoted to the develoment of micro-tools for the application in the biomedical domain. It is composed of three main chapters. The first chapter is devoted on the development and characterization of an immunosensor for the detection of an anti-inflammatory cytokine (Interleukin-10 (IL-10) and applied as an EOS (Electrolyte-Oxide-Semiconductor) transistor as a base for a new dielectric material with a high dielectric (high-k): hafnium oxide used as a transducer. The second and third main chapters are dedicated respectively to the conception and realization of a passive micromixer and microfilter that are both flexible using soft lithography microfabrication. The flexible micro-structured molds in poly(dimethylsiloxane) (PDMS) were prepared to peel from the master silicon mold which was beforehand structured by electron beam lithography and reactive ion etching (RIE). A process for direct covalent bonding was worked out for the fabrication of devices “PDMS bonded to Polymers” that were sufficiently resistant in pressure and permitted the studies of mixing liquids or to filter microparticle