Cet article a été diffusé dans CNRS – La lettre Innovation de Février 2018, rubrique « Brevets et licences ».
Une équipe du Centre de nanosciences et de nanotechnologies1 a mis au point une puce microfluidique qui, grâce à des fentes de dimensions nanométriques, permet d’attribuer à une molécule un « code-barre » lisible par lecture optique en fluorescence. Cette nouvelle technique permet d’identifier la molécule en quelques minutes seulement, contre plusieurs heures à plusieurs jours auparavant.
Pour concentrer et identifier des molécules en solution très diluées (marqueurs biologiques, polluants, toxines...), les techniques aujourd'hui disponibles demandent des heures, voire des jours de manipulation. La biopuce inventée2 au Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N)1 devrait permettre de réaliser ces analyses en quelques minutes. Ce dispositif microfluidique, grâce à des fentes de taille nanométrique, concentre les molécules et engendre pour chacune d'elle un « code-barre » spécifique, lisible par simple lecture optique en fluorescence.
La puce microfluidique du C2N repose sur le principe connu de séparation des molécules par électrophorèse : la migration plus ou moins rapide des ions en solution, selon leur masse et leur charge électrique, sous l'effet d'un champ électrique. Mais les chercheurs ont utilisé un autre phénomène étudié depuis des années au laboratoire, l'électropréconcentration. En effet, leur dispositif microfluidique - une puce en verre - comporte un élément de taille encore plus réduite : une fente de quelques dizaines de nanomètres de largeur. Le passage de la solution à analyser dans cette fente nanométrique a pour effet de créer des zones de concentration locales des molécules recherchées dans le circuit microfluidique. Si ces molécules ont été marquées en fluorescence, elles forment alors une tache détectable par lecture optique. Mieux : les chercheurs ont trouvé le moyen de placer plusieurs nanofentes en parallèle sur une seule puce. Ces fentes de largeurs différentes, et dont l'effet est modulé en jouant sur la pression appliquée dans le circuit microfluidique, engendrent alors une série de taches qui constituent un « code-barre » spécifique de la molécule à identifier. La géométrie particulière de la puce, qui juxtapose plusieurs fentes nanométriques dans le plan vertical, a fait l'objet d'un dépôt de brevet2.
Le principe, validé avec une molécule test (fluorescéine), doit maintenant être testé avec de véritables solutions biologiques ou des échantillons contenant des traces de polluants ou toxines. « Nous voulons réaliser un banc d'essais compact et transportable, afin de pouvoir travailler plus facilement avec des partenaires », indique Anne-Marie Haghiri, chercheuse au C2N. La fabrication des puces repose aujourd'hui sur la lithographie par faisceau d'électrons. Mais il devrait être possible d'utiliser des techniques de nano-impression, moins longues à mettre en œuvre et mieux adaptées à une production en série. En attendant, le laboratoire continue d'explorer les phénomènes fondamentaux qui régissent l'efficacité des puces à nanofentes.
1 CNRS / Université Paris-sud
2 Brevet FR1660855 en propriété CNRS déposé le 9/11/2016
Contact : Anne-Marie Haghiri-Gosnet, Directrice de recherche CNRS au Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N)
