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1. Anisotropic composite polymer for high magnetic force in microfluidic systems

Author: J. Degouttes, S. Mekkaoui, Anne-Laure Deman, Véronique Dupuis, Jean-François Chateaux, D. Le Roy, Daya S. Dhungana, Alexandre Tamion, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (ILM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, INL - Plateforme Technologique Nanolyon (INL - Nanolyon), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation ( INL - LOCI ), Institut des Nanotechnologies de Lyon ( INL ), École Centrale de Lyon ( ECL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon ( CPE ) -Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Centrale de Lyon ( ECL ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ), Institut Lumière Matière [Villeurbanne] ( ILM ), Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), and Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Subjects: Materials science, Microfluidics, Composite number, magnetophoretic force, Nanotechnology, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, microstructuration/local magnetic gradients, Materials Chemistry, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, magnetic anisotropy, Microchannel, 010401 analytical chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Magnetic flux, 0104 chemical sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Magnetic field, Magnetic anisotropy, composite polymer, Magnetic nanoparticles, [ SPI.NANO ] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 0210 nano-technology, Microfabrication
Abstract: International audience; Anisotropic carbonyl iron-PolyDiMethylSiloxane (PDMS) composites were developed and implemented in microfluidic devices to serve as magnetic flux concentrators. These original materials provide technological solutions for heterogeneous integration with PDMS. Besides microfabrication advantages, they offer interesting modular magnetic properties. Applying an external magnetic field during the PDMS reticulation leads to the formation of 1D-agglomerates of magnetic particles, organized in the non-magnetic polymer matrix. This induces an increase of susceptibility as compared to composites with randomly dispersed particles. In this report, we explored the gain in reachable magnetophoretic forces in operating microfluidic devices, from the study of magnetic micro-beads motion injected in the microchannel. We show that even at relatively large distances from the magnetically-functionalized channel wall, the anisotropic composite leads to a factor two increase in the magnetophoretic force. Finally, further investigations based on finite element description suggest that the measured benefit of anisotropic composite polymers does not only rely on the global susceptibility increase but also on the local magnetic field gradients originating from the microstructure.
Published: 2017

2. VERS UN TRANSDUCTEUR OPTO-MECANIQUE POUR L’ELASTOGRAPHIE-IRM ?

Author: Ceilier , Morgane, Sablong , Raphaël, Faivre , Magalie, Lambert , Simon, Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS), Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), RMN et optique : De la mesure au biomarqueur, Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé ( CREATIS ), Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Hospices Civils de Lyon ( HCL ) -Université Jean Monnet [Saint-Étienne] ( UJM ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), 5 - RMN et optique : De la mesure aux biomarqueurs, Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Hospices Civils de Lyon ( HCL ) -Université Jean Monnet [Saint-Étienne] ( UJM ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation ( INL - LOCI ), Institut des Nanotechnologies de Lyon ( INL ), École Centrale de Lyon ( ECL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon ( CPE ) -Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Centrale de Lyon ( ECL ), and Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Subjects: [SDV.IB.IMA]Life Sciences [q-bio]/Bioengineering/Imaging, [ SDV.IB.IMA ] Life Sciences [q-bio]/Bioengineering/Imaging
Abstract: International audience; L’élastographie par IRM (ERM)est une technique d’imagerie par résonance magnétique (IRM) [1-2]qui permet la cartographie des propriétés mécaniques des tissus biologiques in vivo par enregistrement IRM d’une onde mécanique engendrée par un transducteur mécanique. Jusqu’à présent, les systèmes de génération des ondes ont été utilisés en application externe soit par contact direct du transducteur avec le corps, soit en faisant appel à un système de transmission de l’onde, le déport du transducteur évitant les artefacts IRM induits par la partie active du dispositif électromécanique [3]. Cependant les techniques développées à ce jour rencontrent des difficultés de mise en oeuvre, de certifications cliniques.Le transducteur idéal doit transmettre des ondes basses fréquence (0 à 1000 Hz) d’amplitude suffisante (>10 μm) tout en évitant d’induire des artefacts dans l’image lié au choix du mode de transduction : les alimentations électriques des transducteurs électromécaniques doivent être évités et les solutions éventuels de déport des sources d’excitation rendues plus efficaces. Enfin pour des applications en préclinique le transducteur doit pouvoir être miniaturisé.Nous cherchons ici à évaluer si un cantilever en cristaux liquides d’azobenzene optiquement stimulé[4] pourrait satisfaire les contraintes précédemment citées , en particulier est-ce que le mouvement du cantilever est affecté par la présence du champ magnétique statique de l’aimant d’IRM ?1. R Muthupillai et al., Science 19952. R. Sinkus et al., Phys Med Biol. 20003. El Sayed 2014 ISBIN (978-1466512221)4. – 8 T. White et al., Soft Matter 2008
Published: 2017

3. TRIzol-based RNA extraction for detection protocol for SARS-CoV-2 of coronavirus disease 2019

Author: H. Nouri, L. Boudrahme-Hannou, Abderrezak Ghidouche, D. Ait-Ali, Idir Bitam, Adel Amirouche, S. Tliba, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE), Université Abderrahmane Mira [Béjaïa], Centre de Recherches et des Technologies de l’Energie (CRTEn), Vecteurs - Infections tropicales et méditerranéennes (VITROME), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de Recherche Biomédicale des Armées (IRBA), École Supérieure des Sciences de l'Aliment et Industries Agroalimentaires [Algérie] (ESSAIA), and Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de Recherche Biomédicale des Armées [Brétigny-sur-Orge] (IRBA)
Subjects: 0301 basic medicine, Coronavirus disease 2019 (COVID-19), Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), viruses, 030106 microbiology, RT-PCR, Infectious and parasitic diseases, RC109-216, Biology, Microbiology, 03 medical and health sciences, [SDV.MHEP.CSC]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Cardiology and cardiovascular system, [SDV.MHEP.MI]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Infectious diseases, Transport medium, [SDV.MP.PAR]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Parasitology, skin and connective tissue diseases, TRIzol, [SDV.MHEP.ME]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Emerging diseases, Thorat swab, Diagnostic techniques, SARS-CoV-2, Extraction (chemistry), fungi, throat swab, virus diseases, Virology, [SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology, 3. Good health, Reverse transcription polymerase chain reaction, body regions, 030104 developmental biology, Infectious Diseases, Real-time polymerase chain reaction, Trizol, SARS-CoV-2 throat swab, [SDV.MP.VIR]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Virology, Original Article, RNA extraction
Abstract: International audience; Diagnostic testing is important for managing the 2019 novel coronavirus (SARS-CoV-2). We developed an optimized protocol for SARS-CoV-2 RNA extraction from the surface of the respiratory mucosa with nasopharyngeal swabs and compared the sensitivity of RNA extraction methods. RNA extraction was performed using three different procedures (TRIzol, QIAamp, VMT-TRIzol) from nine positive SARS-CoV-2 samples. SARS-CoV-2 was detected by real-time reverse transcriptase PCR (RT-PCR) using a detection kit for SARS-CoV-2 (Sun Yat-sen University). Compared to RT-PCR results, there were no discernible differences in detection rates when comparing the three different extraction procedures. On the basis of these results, the use of TRIzol as a transport medium and RNA extraction method for SARS-CoV-2 detection may be a helpful alternative for laboratories facing shortages of commercial testing kits.
Published: 2021

4. Magnetic filaments for anisotropic composite polymers

Author: Anne-Laure Deman, Vincent Salles, Laurence Ourry, Thierry Douillard, Damien Le Roy, Samir Mekkaoui, Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces (LMI), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE), Nanostructures magnétiques (MAGNETIQUES), Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (ILM), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne] (MATEIS), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), and Université de Lyon-Université de Lyon
Subjects: Nanostructure, Materials science, Microfluidics, Bioengineering, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, chemistry.chemical_compound, [SPI]Engineering Sciences [physics], polymer composite, [CHIM]Chemical Sciences, General Materials Science, Electrical and Electronic Engineering, Composite material, Anisotropy, electrospinning, chemistry.chemical_classification, [PHYS]Physics [physics], magnetic anisotropy, Polydimethylsiloxane, Mechanical Engineering, General Chemistry, Polymer, 021001 nanoscience & nanotechnology, Electrospinning, nanofilaments, 0104 chemical sciences, Magnetic field, Magnetic anisotropy, chemistry, Mechanics of Materials, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; The use of contactless magnetic forces meets numerous needs in microelectromechanical systems (MEMS) or microfluidic devices. In this view, heterogeneous materials integrating magnetic nanostructures within a non-magnetic matrix such as polymer can produce local variations of magnetic field, at the sub-micrometer scale. Here we report on the synthesis of magnetic composites using electrospun nanofilaments and a polydimethylsiloxane (PDMS) matrix. Varying the precursor nature and heat treatment conditions, we obtained single phase filaments of Fe, FeNi, and MFe2O4 (M = Co, Fe, Ni). Thanks to a fine investigation of their structure and morphology, it was possible to measure from magnetically-soft (µ0HC ≤ 5 mT) to relatively hard (µ0HC up to 93 mT, MR/MS up to 0.5) behaviors. The common one-dimensional shape of these filaments leads to an anisotropic magnetic response. This can be exploited to achieve self-organization of the filaments in arrays within the non-magnetic matrix. We show the first step towards the development of magnetically anisotropic membranes of PDMS with 0.23 wt% Fe filaments. These composite materials are promising for implementing magnetic functions in microsystems while circumventing complex micro-fabrication steps.
Published: 2020

5. Mechanical Signature of Red Blood Cells Flowing Out of a Microfluidic Constriction Is Impacted by Membrane Elasticity, Cell Surface-to-Volume Ratio and Diseases

Author: Magalie Faivre, Céline Renoux, Amel Bessaa, Lydie Da Costa, Philippe Joly, Alexandra Gauthier, Philippe Connes, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, Physiology, chemical treatment, Microfluidics, Population, Cell, microfluidics, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, lcsh:Physiology, Hereditary spherocytosis, Constriction, pathologies, Physiology (medical), hemic and lymphatic diseases, medicine, mechanical phenotype, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Elasticity (economics), education, Original Research, education.field_of_study, lcsh:QP1-981, Chemistry, 010401 analytical chemistry, [SPI.MECA.BIOM]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Biomechanics [physics.med-ph], 021001 nanoscience & nanotechnology, medicine.disease, 0104 chemical sciences, Membrane, medicine.anatomical_structure, Surface-area-to-volume ratio, Biophysics, 0210 nano-technology, circulatory and respiratory physiology, red blood cells
Abstract: International audience; Despite the fact that Red Blood Cells (RBCs) have been intensively studied in the past 50 years to characterize mechanical phenotypes associated with both healthy and pathological states, only ektacytometry (i.e., laser diffractometry) is currently used by hematologists to screen for RBC membrane disorders. Therefore, the development of new diagnostic tools able to perform analysis at the scale of a single cell, over a statistically relevant population, would provide important complementary information. But these new diagnostic tools would have to be able to discriminate between different disorders causing a change in RBCs mechanical properties. We evaluated the mechanical response of artificially rigidified RBCs flowing through a microfluidic constriction. The geometry consists in a 50 μm wide channel with a succession of 14 tooth-like patterns, each composed of a 5 μm wide and 10 μm long constriction, associated with a 25 μm wide and 10 μm long enlargement. RBCs deformability was altered using two chemical treatments, known to affect RBCs membrane surface area and membrane deformability, lysolecithine (LPC) and diamide, respectively. Differences between samples were highlighted by the representation of the inverse of the shape recovery time (1/τr), versus the extension at the exit of the constriction, Dout. The results demonstrate that our approach is able to provide a direct signature of RBCs membrane composition and architecture, as it allows discriminating the effect of changes in RBCs membrane surface area from changes in RBCs membrane deformability. Finally, in order to evaluate the potential of our microsystem to detect pathological cells, we have performed preliminary experiments on patients with Hereditary Spherocytosis (HS) or Sickle Cell Anemia (SCA).
Published: 2020

6. Analytic modeling of breakdown voltage shift in the CMOS buried multiple junction detector

Author: Guo-Neng Lu, Thais Luana Vidal de Negreiros da Silva, P. Kleimann, Patrick Pittet, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE), and INL - Conception de Systèmes Hétérogènes (INL - CSH)
Subjects: 010302 applied physics, Materials science, Gaussian, Detector, Doping, Thermionic emission, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 01 natural sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Computational physics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, symbols.namesake, CMOS, Depletion region, Electric field, 0103 physical sciences, Materials Chemistry, symbols, Breakdown voltage, Electrical and Electronic Engineering, 0210 nano-technology, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: We propose an analytical model for the CMOS Buried Multiple Junction (BMJ) detector exhibiting breakdown voltage shift depending on adjacent junction’s bias. The device’s singular behavior has been observed when two adjacent junctions are in reach-through (RT) condition. The breakdown current has been identified to be predominated by thermionic emission. The proposed model determines, for a given BMJ structure with uniform or Gaussian doping distributions under bias conditions, whether two adjacent junctions are in RT condition. In this case, it calculates the merged depletion limits, electric field and electrostatic potential profile. The potential barrier height of each merged depletion region can then be extracted and the thermionic current be computed. Model computations have been compared with TCAD simulations and measurements on the BMJ detector. Good agreements have been observed for different structures in different bias conditions at different temperatures.
Published: 2020

7. Dual-scale permanent magnet for enhanced magnetic sorting efficiency in a microfluidic system

Author: Descamps, Lucie, Mekkaoui, Samir, Audry, M.-C., Laurenceau, Emmanuelle, Garcia, Jessica, Payen, Léa, Deman, A.-L., Le Roy, Damien, VIDAL, Armelle, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Chimie et Nanobiotechnologies (INL - C&N), Laboratoire de Biochimie et Biologie Moléculaire, Hospices Civils de Lyon (HCL), Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon (UNICANCER/CRCL), Centre Léon Bérard [Lyon]-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Nanostructures magnétiques (MAGNETIQUES), Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (ILM), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), and Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], [SPI]Engineering Sciences [physics], [SPI] Engineering Sciences [physics], [CHIM] Chemical Sciences, [CHIM]Chemical Sciences, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [PHYS] Physics [physics]
Abstract: International audience
Published: 2020

8. Microstructure engineering of magnetically hard and soft composite polymer for controlled trapping in Lab-On-Chip systems

Author: Deman, A.-L., Mekkaoui, Samir, Audry, M.-C., Laurenceau, Emmanuelle, Garcia, Jessica, Payen, Lea, Roy, Damien Le, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Chimie et Nanobiotechnologies (INL - C&N), Développement Cancer et Thérapies Ciblées [Lyon] (LabEx DEVweCAN), Université de Lyon, and Deman, Anne-laure
Subjects: [SPI]Engineering Sciences [physics], [SPI] Engineering Sciences [physics], [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2019

9. ARRAY OF MICRO-MAGNETS FOR CTC SORTING IN LAB-ON-A-CHIP DEVICES

Author: Deman, A.-L., Descamps, Lucie, Mekkaoui, Samir, Laurenceau, Emmanuelle, Le Roy, Damien, Audry, M.-C., Garcia, Jessica, Payen, Lea, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Chimie et Nanobiotechnologies (INL - C&N), Développement Cancer et Thérapies Ciblées [Lyon] (LabEx DEVweCAN), Université de Lyon, and Deman, Anne-laure
Subjects: [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2019

10. ARRAY OF SOFT OR HARD MAGNETIC MICROTRAPS BASED ON COMPOSITE POLYMER NOVEL TECHNOLOGY

Author: Deman, A.-L., Descamps, Lucie, Mekkaoui, Samir, Laurenceau, Emmanuelle, Audry, M.-C., Garcia, Jessica, Payen, Lea, Roy, Damien Le, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Chimie et Nanobiotechnologies (INL - C&N), Développement Cancer et Thérapies Ciblées [Lyon] (LabEx DEVweCAN), Université de Lyon, and Deman, Anne-laure
Subjects: [SPI]Engineering Sciences [physics], [SPI] Engineering Sciences [physics], [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2019

11. NdFeB@PDMS structured composites for isolating CTCs

Author: Deman, A.-L., Le Roy, Damien, Descamps, Lucie, Mekkaoui, Samir, Audry, M.-C., Laurenceau, Emmanuelle, Payen, Lea, Garcia, Jessica, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Chimie et Nanobiotechnologies (INL - C&N), Développement Cancer et Thérapies Ciblées [Lyon] (LabEx DEVweCAN), Université de Lyon, and Deman, Anne-laure
Subjects: [SPI]Engineering Sciences [physics], [SPI] Engineering Sciences [physics], [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2019

12. Engineering of Micro/Nano Biosystems - Magnetophoresis in Bio-Devices

Author: Deman, A.-L., Le Roy, Damien, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [SDV.IB]Life Sciences [q-bio]/Bioengineering, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2019

13. Array of magnetic micro-traps for CTC sorting in lab on a chip

Author: Deman, A.-L., Descamps, Lucie, Mekkaoui, Samir, Laurenceau, Emmanuelle, Garcia, Jessica, Payen, Lea, Le Roy, Damien, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Chimie et Nanobiotechnologies (INL - C&N), Développement Cancer et Thérapies Ciblées [Lyon] (LabEx DEVweCAN), Université de Lyon, and Deman, Anne-laure
Subjects: [SPI]Engineering Sciences [physics], [SPI] Engineering Sciences [physics], [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2019

14. Caractérisation par MFM de microsources de gradient de champ magnétique dédiées à la capture d’objets biologiques en microfluidique

Author: Deman, A.-L., Audry, M.-C., Mekkaoui, Samir, Descamps, Lucie, Piednoir, Agnès, Le Roy, Damien, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (ILM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, and Deman, Anne-laure
Subjects: [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2019

15. Novel concept of a low-power high-volume microfluidic actuator: theory of operation and experimental characterization

Author: Patrick Pittet, P. Kleimann, Guillaume Noetinger, Duc-Duy Tran, Simon Kulifaj, Bruno Berge, Nicolas Terrier, Quentin Lavigne, INL - Plateforme Technologique Nanolyon (INL - Nanolyon), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), and INL - Conception de Systèmes Hétérogènes (INL - CSH)
Subjects: Materials science, Microfluidics, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Capacitance, 0103 physical sciences, Electrical and Electronic Engineering, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Instrumentation, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 010302 applied physics, business.industry, Metals and Alloys, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Grid, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Electrode, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, 0210 nano-technology, Theory of operation, Actuator, business, Refractive index, Voltage
Abstract: A novel concept of microfluidic actuator based on a slack metallized film confined between two parallel grid-electrodes separated by a gap is presented. The film is loosely attached such that it can move freely between the two grid-electrodes. Upon voltage application between the metallized film and one grid-electrode, electrostatic attraction tends to press the metallized film on the grid, thus pushing the fluid through the grid. This evolution happens through a film fold travelling across the cell width. Samples using a replication of grid-electrodes manufactured by silicon anisotropic etching have been assembled. An equilibrium theory of operation and an experimental characterization with measurements of exchanged liquid volumes, differential pressures, capacitance and applied voltage are presented, both agreeing within ±15%. It will be shown that actuators with an active zone of 8 mm x 45 mm and a gap of 0.25 mm can move 100 μl against differential pressures of about 200 Pa with a 100 V power supply at 100 Hz consuming few tens of mW. The only moving part is the deformable film and the actuator is silent when filled with liquids. The new concept also supports an accurate capacitance monitoring of the exchanged volumes. The actuation can be reversible by connecting one or the other grid electrode. This new pumping mechanism has been primarily designed for exchanging a given volume of two insulating fluids of different refractive indices, in order to activate ophthalmic variable eyeglasses for presbyopia correction. Nevertheless, the same concept can be extended to continuous flow pumping.
Published: 2019

16. Capteur interdigité en ITO pour le suivi par mesures d'impédance de cellules cancèreuses du sein

Author: Martinez Santamaria, Jaime Andres, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Capteurs Biomédicaux (INL - Capteurs), Université de Lyon, Rosaria Ferrigno, and Eric McAdams
Subjects: Médicine personnalisée, Breast cancer cells, [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, Iridium oxide, Impédancemétrie, Interdigitated electrodes, Oxyde d' iridium, Cellules de cancer du sein, Personalized medicine, Impedance sensing, ITO, Electrodes interdigitées
Abstract: In the fight against cancer, personalized medicine is a necessary and very promising strategy. In fact, it is essential to be able to test the safety and effectiveness of anticancer drugs on samples from the patient, due to the diversity of responses between patients. The aim is to improve the performance of health care and avoid unnecessary and sometimes harmful treatments. Thus, chemotherapy perfectly illustrates this strategy. The high cost of therapeutic molecules, the harmfulness of these molecules and the varied responses of patients involve the use of tests with chemotherapeutic molecules on samples coming from cancer patients. This results in a growing interest in the development of simple, robust and inexpensive tests for assessing the chemo sensitivity of biological cells from a biopsy. The problems related to carrying out such tests are the quantity of cells available in a biopsy, the diversity of the therapeutic molecules to be tested and also the choice of a detection technique, able to monitor the kinetics of action of the molecules on the biological cells. One solution to the small amount of cells is to carry out the tests in microfluidic environments which therefore require the integration and miniaturization of a detection technique. The strategy that will be studied in this thesis is the use of electrical impedance with interdigitated electrodes of indium tin oxide (ITO) for the quantitative analysis of the state of breast cancer cells for screening applications of anticancer drugs. This material has the advantage of being transparent allowing impedance measurements that could be coupled to optical measurements in a microfluidic environment. In the first part, we characterized and studied interdigitated electrodes of gold and ITO for impedance measurements with cancer cells. This impedance spectroscopy characterization carried out in culture medium solutions, in the presence and absence of cells, demonstrated that the difference in sensitivity between these two materials comes from a difference in resistive behavior and also from a difference in interfacial impedance, in both cases to the disadvantage of ITO. After this, we continued the study to evaluate the capabilities of ITO for chemosensitivity measurements using the molecule 5 fluorouracil and we suggested a strategy to improve the sensitivity of ITO while maintaining its transparency. The strategy developed consists of modifying the surface of ITO electrodes with iridium oxide to improve the sensitivity of the ITO, while keeping its transparency. This approach is interesting for developing a transparent device and easy to couple with a microscopic observation system in a microfluidic environment; Dans la lutte contre le cancer, la médecine personnalisée est une stratégie nécessaire et très prometteuse. En effet, il est primordial de pouvoir tester l'innocuité et l'efficacité de médicaments anticancéreux sur des échantillons provenant du patient lui-même, du fait de la diversité des réponses entre patients. Le but est d'améliorer la performance des soins et d'éviter des traitements inutiles et même parfois nocifs pour le patient. Ainsi, l'exemple de la chimiothérapie illustre parfaitement cette stratégie. Le cout élevé des molécules thérapeutiques, la nocivité de ces molécules et les réponses variées des patients face à une même molécule implique le recours aux tests de ces molécules sur un échantillon provenant du patient lui-même. Il en résulte un intérêt croissant dans le développement de tests simples, robustes et peu couteux permettant l'évaluation de la chimio sensibilité de cellules biologiques issues d'une biopsie. Les problématiques liées à la mise en place de tels tests sont la quantité de cellules disponibles dans une biopsie, la diversité des molécules thérapeutiques à tester et également le choix d'une technique de détection permettant de suivre la cinétique d'action des molécules sur les cellules biologiques. L'une des réponses à la faible quantité de cellules est le développement de tests dans des environnements microfluidiques qui nécessitent donc l'intégration et la miniaturisation d'une technique de détection. La stratégie qui sera étudiée dans cette thèse est l'utilisation de l'impedancemetrie par le biais d'électrodes inter digitées d'Oxyde d'Etain et d'Indium (ITO) pour l'analyse quantitative de l'état de cellules de cancer du sein pour des applications de criblage de médicaments anticancéreux. Ce matériau présente l'avantage d'être transparent permettant ainsi des mesures d'impédance qui pourrait être couplées à des mesures optiques dans un environnement microfluidique. Dans une première partie, nous avons caractérisé et étudié des électrodes inter digitées d'or et d'ITO pour des mesures d'impédance avec des cellules cancéreuses. Cette caractérisation par spectroscopie d'impédance réalisée dans des solutions de milieu de culture en présence et absence de cellules, ont permis de démontrer que la différence de sensibilité entre ces deux matériaux provenait à la fois d'une différence de comportement résistif mais également d'une différence d'impédance interfaciale, dans les deux cas à la défaveur de l'ITO. Après ce constat, nous avons donc poursuivi l'étude afin d'évaluer les capacités de l'ITO pour des mesures de chimio sensibilité de la molécule 5-fluorouracil et également proposé une stratégie pour améliorer la sensibilité de l'ITO tout en conservant sa transparence. La stratégie développée consiste en la modification de la surface de d'électrodes d'ITO avec de l'oxyde d'iridium pour améliorer la sensibilité de l'ITO, tout en gardant sa transparence. Cette approche est intéressante pour pouvoir concevoir un dispositif transparent et facile à coupler avec un système d'observation microscopique dans un environnement microfluidique
Published: 2019

17. Interdigitated ITO sensor for ECIS monitoring of breast cancer cells

Author: Martinez Santamaria, Jaime Andres, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Capteurs Biomédicaux (INL - Capteurs), Université de Lyon, Rosaria Ferrigno, and Eric McAdams
Subjects: Médicine personnalisée, Breast cancer cells, [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, Iridium oxide, Impédancemétrie, Interdigitated electrodes, Oxyde d' iridium, Cellules de cancer du sein, Personalized medicine, Impedance sensing, ITO, Electrodes interdigitées
Abstract: In the fight against cancer, personalized medicine is a necessary and very promising strategy. In fact, it is essential to be able to test the safety and effectiveness of anticancer drugs on samples from the patient, due to the diversity of responses between patients. The aim is to improve the performance of health care and avoid unnecessary and sometimes harmful treatments. Thus, chemotherapy perfectly illustrates this strategy. The high cost of therapeutic molecules, the harmfulness of these molecules and the varied responses of patients involve the use of tests with chemotherapeutic molecules on samples coming from cancer patients. This results in a growing interest in the development of simple, robust and inexpensive tests for assessing the chemo sensitivity of biological cells from a biopsy. The problems related to carrying out such tests are the quantity of cells available in a biopsy, the diversity of the therapeutic molecules to be tested and also the choice of a detection technique, able to monitor the kinetics of action of the molecules on the biological cells. One solution to the small amount of cells is to carry out the tests in microfluidic environments which therefore require the integration and miniaturization of a detection technique. The strategy that will be studied in this thesis is the use of electrical impedance with interdigitated electrodes of indium tin oxide (ITO) for the quantitative analysis of the state of breast cancer cells for screening applications of anticancer drugs. This material has the advantage of being transparent allowing impedance measurements that could be coupled to optical measurements in a microfluidic environment. In the first part, we characterized and studied interdigitated electrodes of gold and ITO for impedance measurements with cancer cells. This impedance spectroscopy characterization carried out in culture medium solutions, in the presence and absence of cells, demonstrated that the difference in sensitivity between these two materials comes from a difference in resistive behavior and also from a difference in interfacial impedance, in both cases to the disadvantage of ITO. After this, we continued the study to evaluate the capabilities of ITO for chemosensitivity measurements using the molecule 5 fluorouracil and we suggested a strategy to improve the sensitivity of ITO while maintaining its transparency. The strategy developed consists of modifying the surface of ITO electrodes with iridium oxide to improve the sensitivity of the ITO, while keeping its transparency. This approach is interesting for developing a transparent device and easy to couple with a microscopic observation system in a microfluidic environment; Dans la lutte contre le cancer, la médecine personnalisée est une stratégie nécessaire et très prometteuse. En effet, il est primordial de pouvoir tester l'innocuité et l'efficacité de médicaments anticancéreux sur des échantillons provenant du patient lui-même, du fait de la diversité des réponses entre patients. Le but est d'améliorer la performance des soins et d'éviter des traitements inutiles et même parfois nocifs pour le patient. Ainsi, l'exemple de la chimiothérapie illustre parfaitement cette stratégie. Le cout élevé des molécules thérapeutiques, la nocivité de ces molécules et les réponses variées des patients face à une même molécule implique le recours aux tests de ces molécules sur un échantillon provenant du patient lui-même. Il en résulte un intérêt croissant dans le développement de tests simples, robustes et peu couteux permettant l'évaluation de la chimio sensibilité de cellules biologiques issues d'une biopsie. Les problématiques liées à la mise en place de tels tests sont la quantité de cellules disponibles dans une biopsie, la diversité des molécules thérapeutiques à tester et également le choix d'une technique de détection permettant de suivre la cinétique d'action des molécules sur les cellules biologiques. L'une des réponses à la faible quantité de cellules est le développement de tests dans des environnements microfluidiques qui nécessitent donc l'intégration et la miniaturisation d'une technique de détection. La stratégie qui sera étudiée dans cette thèse est l'utilisation de l'impedancemetrie par le biais d'électrodes inter digitées d'Oxyde d'Etain et d'Indium (ITO) pour l'analyse quantitative de l'état de cellules de cancer du sein pour des applications de criblage de médicaments anticancéreux. Ce matériau présente l'avantage d'être transparent permettant ainsi des mesures d'impédance qui pourrait être couplées à des mesures optiques dans un environnement microfluidique. Dans une première partie, nous avons caractérisé et étudié des électrodes inter digitées d'or et d'ITO pour des mesures d'impédance avec des cellules cancéreuses. Cette caractérisation par spectroscopie d'impédance réalisée dans des solutions de milieu de culture en présence et absence de cellules, ont permis de démontrer que la différence de sensibilité entre ces deux matériaux provenait à la fois d'une différence de comportement résistif mais également d'une différence d'impédance interfaciale, dans les deux cas à la défaveur de l'ITO. Après ce constat, nous avons donc poursuivi l'étude afin d'évaluer les capacités de l'ITO pour des mesures de chimio sensibilité de la molécule 5-fluorouracil et également proposé une stratégie pour améliorer la sensibilité de l'ITO tout en conservant sa transparence. La stratégie développée consiste en la modification de la surface de d'électrodes d'ITO avec de l'oxyde d'iridium pour améliorer la sensibilité de l'ITO, tout en gardant sa transparence. Cette approche est intéressante pour pouvoir concevoir un dispositif transparent et facile à coupler avec un système d'observation microscopique dans un environnement microfluidique
Published: 2019

18. Chapter 4: Mechanics for Fluidics and Bio-Devices

Author: Villanueva, Luis Guillermo, De Pastina, Annalisa, Faivre, Magalie, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Cell biomechanics, Microfluidic deformability assays, Cell manipulation, Passive microfluidics, Micropumps, [SDV.BC]Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology, [PHYS.MECA.MEFL]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Fluid mechanics [physics.class-ph], Microvalves, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Nanomechanical sensors
Abstract: International audience; In this chapter, we firstly present mechanical elements which are essential components of Lab-On-Chip devices as they can provide sensing, mixing, pumping and controlled delivery of small fluidic volumes. Microvalves, crucial for the on-chip implementation of complex fluidic patterns, are discussed first. Micropumps, typically built as a collection of microvalves operated in sequence, are subsequently described. Finally, a short overview of nanomechanical biosensors, which have demonstrated great capabilities in label-free sensing applications, is provided. Particular attention will be paid to mechanical sensing in liquids, focusing on limitations and novel techniques. In a second part, we will focus on concentrating, focusing, trapping, sorting and single cell biomechanical characterization which are critical steps in various biomedical applications such as diagnostics, therapeutics, drug screening and cell biology. Microfluidic technologies propose attractive engineered microenvironments for the manipulation and the study of cellular mechanics compatible with high throughput. The different approaches available to act on cells and perform mechanical phenotyping in microsystems are detailed and discussed.
Published: 2019

19. Polymer-based photonic crystal VOC sensors fabricated by PMMA hot embossing

Author: Ferrier, Lydie, David, Dylan, Chateaux, Jean-François, Cueff, Sébastien, Jamois, Cécile, Benyattou, Taha, Jamois, Cecile, INL - Ingénierie et conversion de lumière (i-Lum) (INL - I-Lum), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE), and INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI)
Subjects: [SPI.OPTI] Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SPI.MAT] Engineering Sciences [physics]/Materials, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract: National audience
Published: 2019

20. Dual shape recovery of red blood cells flowing out of a microfluidic constriction

Author: Rosaria Ferrigno, J. Esteves, A. Lavoignat, Amin Amirouche, S. Picot, Magalie Faivre, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE), Institut de Chimie et Biochimie Moléculaires et Supramoléculaires (ICBMS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), and Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Supérieure Chimie Physique Électronique de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, Materials science, Biomedical Engineering, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Stress (mechanics), Colloid and Surface Chemistry, General Materials Science, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Viscous stress tensor, Fluid Flow and Transfer Processes, Rheometry, 010401 analytical chemistry, Relaxation (NMR), [SPI.MECA.BIOM]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Biomechanics [physics.med-ph], Mechanics, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 3. Good health, 0104 chemical sciences, Coupling (electronics), Shear (sheet metal), Flow velocity, Optical tweezers, 0210 nano-technology, Regular Articles
Abstract: Micropipette aspiration, optical tweezers, rheometry, or ecktacytometry have been used to study the shape recovery of healthy human Red Blood Cells (RBCs) and measure associated relaxation times of the order of 100–300 ms. These measurements are in good agreement with the Kelvin–Voigt model, which describes the cell as a visco-elastic material, predicting that its relaxation time only depends on cell intrinsic properties. However, such mechanical solicitation techniques are far from being relevant regarding RBC solicitation in vivo. In this paper, we report for the first time the existence of two different behaviors of the RBC shape recovery while flowing out of a microfluidic constricted channel. The calculation of the viscous stress corresponding to the frontier between the two recovery modes confirms that the RBC resistance to shear [Formula: see text] is the elastic property dominating the transition between the two recovery behaviors. We also quantified associated recovery times [Formula: see text] and report values as low as 4 ms—which is almost two decades smaller than the typical RBC relaxation time—at high viscosity and flow velocity of the carrier fluid. Although we cannot talk about relaxation time because the cell is never at rest, we believe that the measured shape recovery time arises from the coupling of the cell intrinsic deformability and the hydrodynamic stress. Depending on the flow conditions, the cell mechanics becomes dominant and drives the shape recovery process, allowing the measurement of recovery times of the same order of magnitude than relaxation times previously published. Finally, we demonstrated that the measurement of the shape recovery time can be used to distinguish Plasmodium falciparum (causing malaria) infected RBCs from healthy RBCs.
Published: 2020

21. Development of an integrated microfluidic algal biosensor for water pollution: tests on real samples

Author: Gosset, Antoine, Renaud, Louis, Durrieu, Claude, Barbe, Pauline, Bayard, Rémy, Chateaux, Jean-François, Déchets Eaux Environnement Pollutions (DEEP), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés (LEHNA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon, Gosset, Antoine, Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), and Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)
Subjects: [SDE] Environmental Sciences, [SDV] Life Sciences [q-bio], [SDV]Life Sciences [q-bio], [CHIM] Chemical Sciences, [SDE]Environmental Sciences, [CHIM]Chemical Sciences
Abstract: International audience; In this work, we present an achieved ﬂuorimeter used for water pollution detection. The principle of detection is based on the A-chlorophyll ﬂuorescence measurement of microalgae, inserted by capillarity into low-cost and disposable xurography-based microﬂuidic chips. Three microalgae populations were used to develop the biosensor: Chlorella vulgaris (Cv), Pseudokirchneriella subcapitata (Ps), and Chlamydomonas reinhardtii (Cr). The algal concentration and the light intensity were optimized beforehand to calibrate the biosensor sensitivity with a pesticide (Diuron). Finally, the biosensor was employed for the pollution level measurement of 10 aqueous urban polluted samples (7 urban wet-weather discharges and 3 wastewater) in order to prove its reliability, reproducibility, and performance. Results are very promising, and leads to more complex chips in the future.
Published: 2018

22. Algae to design biosensors

Author: Durrieu, Claude, Gosset, Antoine, Ferro, Yannis, Guedri, Houssemedine, A. Bilmes, Sara, Perullini, Mercedes, Renaud, Louis, Chateaux, Jean-François, Bayard, Rémy, Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés (LEHNA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE), Déchets Eaux Environnement Pollutions (DEEP), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Departamento de Quimica Biológica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales [Buenos Aires] (FCEyN), Universidad de Buenos Aires [Buenos Aires] (UBA)-Universidad de Buenos Aires [Buenos Aires] (UBA), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE), and Gosset, Antoine
Subjects: [SDV] Life Sciences [q-bio], [SDE] Environmental Sciences, [SDV]Life Sciences [q-bio], [SDE]Environmental Sciences
Abstract: International audience; Unicellular algae are ubiquitous organisms found in all aquatic environments (land and sea). They are very sensitive to numerous families of pollutants that they have the capacity to accumulate. Thus, these algae are organisms of choice in the design of biosensors constituting excellent early warning tools capable of detecting the presence of deleterious substances in aquatic environments. We present here a synthesis of studies on several types of algal sensors made in the last ten years with different algal species (freshwater or marine) immobilized by physical or chemical techniques. The biological signals considered are of various natures (enzymatic activities, oxygen production, fluorescence emission). These different tools have different specificities interests and performances that will be analyzed and discussed.
Published: 2018

23. Development of an optical algal biosensor in a chip-based microfluidic system for pesticides detection in environmental samples

Author: Gosset, Antoine, Renaud, Louis, Durrieu, Claude, Barbe, Pauline, Bayard, R., Chateaux, Jean-François, Déchets Eaux Environnement Pollutions (DEEP), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés (LEHNA), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon, and Bayard, Rémy
Subjects: [SDE] Environmental Sciences, [SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering, [SDE]Environmental Sciences, [SDE.IE] Environmental Sciences/Environmental Engineering
Abstract: International audience; In this work, we present an achieved ﬂuorimeter used for water pollution detection. The principle of detection is based on the A-chlorophyll ﬂuorescence measurement of microalgae, inserted by capillarity into low-cost and disposable xurography-based microﬂuidic chips. Three microalgae populations were used to develop the biosensor: Chlorella vulgaris (Cv), Pseudokirchneriella subcapitata (Ps), and Chlamydomonas reinhardtii (Cr). The algal concentration and the light intensity were optimized beforehand to calibrate the biosensor sensitivity with a pesticide (Diuron). Finally, the biosensor was employed for the pollution level measurement of 10 aqueous urban polluted samples (7 urban wet-weather discharges and 3 wastewater) in order to prove its reliability, reproducibility, and performance. Results are very promising, and leads to more complex chips in the future.
Published: 2018

24. Impact of surface-area-to-volume ratio, internal viscosity and membrane viscoelasticity on red blood cell deformability measured in isotonic condition

Author: Renoux, Céline, Faivre, Magalie, Bessaa, Amel, Da Costa, Lydie, Joly, Philippe, Gauthier, Alexandra, Connes, Philippe, Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM ), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM), Laboratoire d'Excellence : Biogenèse et pathologies du globule rouge (Labex Gr-Ex), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Laboratoire de Bactériologie, Centre de Biologie et Pathologie Est, Hospices Civils de Lyon (HCL), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biologie Intégrée du Globule Rouge (BIGR (UMR_S_1134 / U1134)), Institut National de la Transfusion Sanguine [Paris] (INTS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université des Antilles (UA), AP-HP, Service d'Hématologie Biologique, Hôpital Robert-Debré, Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Institut d'hématologie et d'oncologie pédiatrique [CHU - HCL] (IHOPe), Institut Universitaire de France (IUF), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), Faivre, Magalie, Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry]), Université de Lyon-École Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), and Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [SDV.MHEP.HEM] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Hematology, Erythrocytes, [PHYS.PHYS.PHYS-BIO-PH] Physics [physics]/Physics [physics]/Biological Physics [physics.bio-ph], [PHYS.PHYS.PHYS-BIO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Biological Physics [physics.bio-ph], lcsh:R, Erythrocyte Membrane, Biophysics, lcsh:Medicine, Erythrocytes, Abnormal, [SDV.MHEP.HEM]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Hematology, Spherocytosis, Hereditary, Blood Viscosity, Elasticity, Article, Erythrocyte Deformability, Humans, lcsh:Q, Stress, Mechanical, Isotonic Solutions, lcsh:Science, Rheology, Haematological diseases
Abstract: International audience; osmotic gradient ektacytometry is the gold standard to assess red blood cell (RBC) deformability. It has been proposed that, when measured in isotonic condition, RBC deformability at low shear stress would depend on membrane elasticity while it would be influenced by internal viscosity when measured at high shear stress, but this hypothesis needs to be further addressed. Healthy RBCs were rigidified by treatment with lysolecithine (LpC), diamide or nystatine associated with hyperosmolar solutions (osMo), which reduces membrane surface area, decreases membrane elasticity or promotes cell dehydration, respectively. Diamide treatment resulted in a decrease in isotonic RBC deformability at all shear stresses tested (i.e. from 0.3 to 30 Pa). LPC and OSMO treatments caused a decrease in isotonic RBC deformability above 3 Pa only. Isotonic RBC deformability from patients with hereditary spherocytosis or sickle cell disease was mainly decreased above 1.69 Pa. Our findings indicate that decreased isotonic RBC deformability at shear stresses above 3 Pa would be related to a reduction in the surface-area-to-volume ratio and/or to a loss of membrane elasticity and/or to an increase in internal viscosity while a decrease of RBC deformability below 3 Pa would reflect a loss of membrane elasticity.
Published: 2018

25. Xurography-based microfluidic algal biosensor and dedicated portable measurement station for online monitoring of urban polluted samples

Author: Jean-François Chateaux, Anne-Laure Deman, Pauline Barbe, Louis Renaud, Antoine Gosset, Claude Durrieu, Rémy Bayard, Déchets Eaux Environnement Pollutions (DEEP), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés (LEHNA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), and Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)
Subjects: Microalgal A-chlorophyll fluorescence, [SDV]Life Sciences [q-bio], Microfluidics, Chlorella vulgaris, Biomedical Engineering, Biophysics, 02 engineering and technology, Biosensing Techniques, Microfluidic biosensor, 01 natural sciences, Urban polluted water, Chlorophyta, Fluorometer, Portable fluorimeter, Electrochemistry, Cities, Xurography, [PHYS]Physics [physics], 010401 analytical chemistry, Reproducibility of Results, General Medicine, 021001 nanoscience & nanotechnology, Pulp and paper industry, 6. Clean water, 0104 chemical sciences, Pesticide, Light intensity, Diuron, [SDE]Environmental Sciences, Environmental science, 0210 nano-technology, Measurement station, Biosensor, Water Pollutants, Chemical, Biotechnology, Environmental Monitoring
Abstract: International audience; A critical need exists to develop rapid, in situ, and real-time tools to monitor the impact of pollution discharge toxicity on aquatic ecosystems. The present paper deals with the development of a novel, simple-to-use, low-cost, portable, and user-friendly algal biosensor. In this study, a complete and autonomous portable fluorimeter was developed to assess the A-chlorophyll fluorescence of microalgae, inserted by capillarity into low-cost and disposable xurography-based microfluidic chips. Three microalgae populations were used to develop the biosensor: Chlorella vulgaris, Pseudokirchneriella subcapitata, and Chlamydomonas reinhardtii. Biosensor feasibility and sensitivity parameters, such as algal concentration and light intensity, were optimized beforehand to calibrate the biosensor sensitivity with Diuron, a pesticide known to be very toxic for microalgae. Finally, the biosensor was employed in 10 aqueous urban polluted samples (7 urban wet-weather discharges and 3 wastewaters) in order to prove its reliability, reproducibility, and performance in the detection of toxic discharges in the field.
Published: 2018

26. Water pollution sensor using microalgae and xurography-based microfluidic chips

Author: Gosset, Antoine, Renaud, Louis, Durrieu, Claude, Bayard, Rémy, Chateaux, Jean-François, Laboratoire des Sciences de l'Environnement (LSE-ENTPE), École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE)-Université de Lyon-Ministère de l'Ecologie, du Développement Durable, des Transports et du Logement, Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Déchets Eaux Environnement Pollutions (DEEP), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon, and Gosset, Antoine
Subjects: [SDE] Environmental Sciences, [PHYS]Physics [physics], [SDE]Environmental Sciences, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [PHYS] Physics [physics]
Abstract: International audience
Published: 2018

27. ANISOTROPIC MAGNETIC COMPOSITE WITH CUSTOMIZED MICROSTRUCTURATION FOR MICROFLUIDIC DEVICES

Author: Mekkaoui, Samir, Le Roy, Damien, Dupuis, Véronique, Deman, A.-L., INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (ILM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, and Deman, Anne-laure
Subjects: Magnetophoresis, Composite polymer, Microstructure engineering, [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Magnetic anisotropy
Abstract: International audience; Anisotropic magnetic composite polymers are promising materials to implement magnetophoretic functions in microfluidic devices. Besides microfabrication advantages, they offer interesting modular magnetic properties. In particular, the custom microstructuration of particles within the polydimethylsiloxane (PDMS) matrix, permits to create powerful magnetic functions. In the present work, we report that self-ordering of particles within the matrix permits either to improve existing magnetophoretic functions, or to create original ones, such as arrays of magnetic micro-traps resulting from individual 1D-magnetic flux micro-concentrators embedded in the matrix.
Published: 2018

28. Arrays of high aspect ratio magnetic microstructures for large trapping throughput in lab-on-chip systems

Author: Damien Le Roy, Jérôme Desgouttes, Samir Mekkaoui, Anne-Laure Deman, Joël Lachambre, Marie-Charlotte Audry, Véronique Dupuis, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE), Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (ILM), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne] (MATEIS), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and INL - Plateforme Technologique Nanolyon (INL - Nanolyon)
Subjects: Fabrication, Materials science, Magnetism, Silicones, 02 engineering and technology, Trapping, Hydrodynamic trapping, 01 natural sciences, Magnetic microstructures, law.invention, Lab on chip, chemistry.chemical_compound, Nearest neighbor distance, Flow velocity, law, Materials Chemistry, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Throughput (business), Microstructure, Singlecell analysis, Polydimethylsiloxane, business.industry, 010401 analytical chemistry, Self organizations, Composite membranes, Trapping efficiencies, Lab-on-a-chip, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Aspect ratio, Polydimethylsiloxane PDMS, 0104 chemical sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Magnetophoresis, chemistry, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business
Abstract: cited By 0; International audience; Here we report a novel technology to obtain arrays of highly efficient magnetic micro-traps that relies on simple fabrication process. Developed micro-traps consist in chains of iron particles diluted in polydimethylsiloxane (PDMS). We analyzed the microstructure of the composite membrane by X-ray tomography. It revealed the predominance of aligned chain-like agglomerates. Largest traps, with diameter ranging from 4 to 11 µm, are found to be the most efficient. The trap arrays were characterized by a density of 1300 magnetic micro-traps/mm2, an average nearest neighbor distance of 21 µm. Implemented in a microfluidic channel operating at a relatively high flow rate of 0.97 µL/s—a flow velocity of 8.3 mm/s—we measured a trapping efficiency of more than 99.7%, with a throughput of up to 7100 trapped beads/min. These performances are competitive with other approaches like hydrodynamic trapping. The strengths of this technology are its simple fabrication and easy handling.
Published: 2018

29. An aptasensor for ochratoxin A based on grafting of polyethylene glycol on a boron-doped diamond microcell

Author: Abderrazak Maaref, Abdellatif Baraket, Louis Renaud, Amani Chrouda, Nicole Jaffrezic-Renault, Amel Sbartai, Laboratoire des Interfaces et Matériaux Avancés [Monastir] (LIMA), Faculté des Sciences de Monastir (FSM), Université de Monastir - University of Monastir (UM)-Université de Monastir - University of Monastir (UM), Interfaces & biosensors - Interfaces & biocapteurs, Institut des Sciences Analytiques (ISA), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Micro & Nanobiotechnologies, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE), and The authors thank CampusFrance for financial support through PHC Maghreb 12 MAG 088. A. Chrouda thanks the Tunisian government for her Mobility Grant.
Subjects: Aflatoxin B1, Square wave voltammetry, Analytical chemistry, 02 engineering and technology, PRINTED CARBON ELECTRODE, Electrochemistry, 01 natural sciences, Biochemistry, TOXICITY, Polyethylene Glycols, chemistry.chemical_compound, Limit of Detection, CHEMISTRY, SENSORS, IMMUNOSENSOR, Chemistry, Aptasensor, Ochratoxin A, 021001 nanoscience & nanotechnology, Ochratoxins, Covalent bond, Calibration, Seeds, Aflatoxin M1, France, 0210 nano-technology, Algorithms, Macromolecule, Analyte, Polyethylene glycol, Surface Properties, Aptamer, Biophysics, Food Contamination, FOOD, ELECTROCHEMICAL APTASENSOR, [CHIM.ANAL]Chemical Sciences/Analytical chemistry, PEG ratio, [SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM], Electrodes, Molecular Biology, Boron, Detection limit, BDD microcell, 010401 analytical chemistry, Reproducibility of Results, Oryza, Electrochemical Techniques, Cell Biology, Food Inspection, Carcinogens, Environmental, 0104 chemical sciences, IMMOBILIZATION, Diamond, APTAMER, FILM, Nuclear chemistry
Abstract: International audience; A novel strategy for the fabrication of an electrochemical label-free aptasensor for small-size molecules is proposed and demonstrated as an aptasensor for ochratoxin A (OTA). A long spacer chain of polyethylene glycol (PEG) was immobilized on a boron-doped diamond (BDD) microcell via electrochemical oxidation of its terminal amino groups. The amino-aptamer was then covalently linked to the carboxyl end of the immobilized PEG as a two-piece macromolecule, autoassembled at the BDD surface, forming a dense layer. Due to a change in conformation of the aptamer on the target analyte binding, a decrease of the electron transfer rate of the redox [Fe(CN)(6)](4-/3-) probe was observed. To quantify the amount of OTA, the decrease of the square wave voltammetry (SWV) peak maximum of this probe was monitored. The plot of the peak maximum against the logarithm of OTA concentration was linear along the range from 0.01 to 13.2 ng/L, with a detection limit of 0.01 ng/L. This concept was validated on spiked real samples of rice
Published: 2015

30. Optimized electrode arrangement and activation of bioelectrodes activity by carbon nanoparticles for efficient ethanol microfluidic biofuel cells

Author: V. Techer, Sophie Tingry, Louis Renaud, A. Zouaoui, Djamel Selloum, Christophe Innocent, Institut Européen des membranes (IEM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), and Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Microchannel, Materials science, Renewable Energy, Sustainability and the Environment, Microfluidics, Energy Engineering and Power Technology, Nanoparticle, Nanotechnology, 7. Clean energy, Cathode, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, law.invention, Anode, Catalysis, [SPI]Engineering Sciences [physics], Chemical engineering, law, Electrode, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Electrical and Electronic Engineering, Physical and Theoretical Chemistry, Enzymatic biofuel cell, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: This work presents the construction of an ethanol microfluidic biofuel cell based on a biocathode and a bioanode, and operating in a Y-shaped microfluidic channel. At the anode, ethanol was oxidized by alcohol dehydrogenase, whereas at the cathode, the oxygen was reduced by laccase. Fuel and oxidant streams moved in parallel laminar flow without turbulent mixing into a microchannel fabricated using soft lithography methods. The enzymes were immobilized in the presence of reactive species at gold electrode surfaces. Bioelectrocatalytic processes were enhanced by combination of enzymes and carbon nanoparticles, attributed to appropriate electron transport and high amount enzyme loading. The benefit of the nanoparticles with higher surface porosity was explained by the high porous structure that offered a closer proximity to the reactive species and improved diffusion of the substrates within the enzyme films. The microfluidic BFC was optimized as function of electrode patterns, showing that higher current and power densities were achieved for shorter and wider electrodes that allow for thinner boundary layer depletion at the electrodes surface resulting in efficient catalytic consumption of fuel and oxidant. This miniaturized device generated maximum power density of 90 μW cm −2 at 0.6 V for a flow rate 16 μL min −1 .
Published: 2014

31. Highly dense arrays of 1D-magnetic flux micro-concentrators in PDMS membranes for Lab On Chip

Author: Deman, A.-L., Mekkaoui, Samir, Audry, M.-C., Dupuis, Veronique, DEGOUTTES, Jérôme, Le Roy, Damien, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (ILM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, INL - Plateforme Technologique Nanolyon (INL - Nanolyon), and Deman, Anne-laure
Subjects: [SPI]Engineering Sciences [physics], [SPI] Engineering Sciences [physics], [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2017

32. Flow of healthy and thermally rigidified erythrocytes in a microfluidic rheometer

Author: Amirouche, Amin, Esteves, Josué, Ferrigno, Rosaria, Faivre, Magalie, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Faivre, Magalie
Subjects: [PHYS.PHYS.PHYS-BIO-PH] Physics [physics]/Physics [physics]/Biological Physics [physics.bio-ph], [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [PHYS.PHYS.PHYS-BIO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Biological Physics [physics.bio-ph], [PHYS.MECA.BIOM] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [PHYS.MECA.BIOM]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2017

33. Comparison of ITO and IrOx-Modified ITO Interdigitated Electrodes for Electrical Cell-Substrate Impedance Sensing (ECIS) Applications

Author: Magalie Faivre, Eric McAdams, A. Montalibet, Jaime Martinez, Rosaria Ferrigno, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and INL - Capteurs Biomédicaux (INL - Capteurs)
Subjects: Materials science, Biocompatibility, electrode sensitivity, lcsh:A, Nanotechnology, 02 engineering and technology, Iridium oxide, digestive system, [SPI]Engineering Sciences [physics], 03 medical and health sciences, Impedance sensing, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 030304 developmental biology, Cell sensitivity, 0303 health sciences, ECIS, Cell substrate, IrOx coating, 021001 nanoscience & nanotechnology, Indium tin oxide, bioimpedance measurements, Electrode, Interdigitated electrode, MCF-7, lcsh:General Works, 0210 nano-technology, ITO
Abstract: This study compares the sensitivity of interdigitated electrodes (IDEs) used in Electrical Cell-Substrate Impedance Sensing (ECIS). IDEs made of indium tin oxide (ITO) and ITO coated with iridium oxide (IrOx) were used for ECIS measurements with the human breast cancer cell line, MCF-7. The results indicate that IrOx-modified ITO electrodes provide both biocompatibility and higher cell sensitivity compared to ITO electrodes. We also found that the quantity of IrOx required to generate such a sensitivity improvement is sufficiently low to not interfere with the visualization of the cells under study. IrOx-modified ITO electrodes are therefore promising sensors for ECIS applications.
Published: 2017

34. Determination of Red Blood Cell fatigue using electrodeformation

Author: Jean-François Chateaux, Rosaria Ferrigno, A. Amirouche, Magalie Faivre, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: 0301 basic medicine, Work (thermodynamics), medicine.medical_specialty, Materials science, Erythrocytes, [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, 02 engineering and technology, 03 medical and health sciences, Viscosity, Erythrocyte Deformability, medicine, Erythrocyte deformability, Humans, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [PHYS.MECA.BIOM]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Relaxation (NMR), Dielectrophoresis, 021001 nanoscience & nanotechnology, Surgery, Red blood cell, 030104 developmental biology, medicine.anatomical_structure, Blood circulation, Erythrocyte Count, Stress, Mechanical, Deformation (engineering), 0210 nano-technology, Biomedical engineering
Abstract: In this work, we used electrodeformation (ED) [1] as a new strategy to evaluate the fatigue of healthy human Red Blood Cells (RBCs). Using dielectrophoresis (DEP) forces, we submitted RBCs to a series of elongation and relaxation cycles to model their mechanical stress in the blood circulation and we used their relaxation time as a marker to evaluate their fatigue. In this paper, we first investigated the dependency of the RBC mechanical response upon the experimental parameters, such as the viscosity η out of the external medium, the amplitude ΔV of the applied voltage, the duration of the solicitation t sol , the number of solicitations N as well as the resting time t rest between two solicitations. The impact of these parameters was evaluated through the analysis of both RBC deformation index D and relaxation time τ. Finally, the optimization of these parameters was used to monitor RBC fatigue.
Published: 2017

35. Electrospun Nanofibers embedding Carbon Nanotubes and Enzyme as Efficient Conductive Matrix for Biosensor Application

Author: Lagarde, Florence, Sapountzi, Eleni, Braiek, Mohamed, Chateaux, Jean-François, Jaffrezic-Renault, Nicole, Interfaces & biosensors - Interfaces & biocapteurs, Institut des Sciences Analytiques (ISA), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE), Bioelectrochemistry Society, and Bussy, Agnès
Subjects: [CHIM] Chemical Sciences, [CHIM]Chemical Sciences, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2017

36. Effect of electrode material on the sensitivity of interdigitated electrodes used for Electrical Cell-Substrate Impedance Sensing technology

Author: E. McAdams, J. Martinez, A. Montalibet, Rosaria Ferrigno, Magalie Faivre, INL - Capteurs Biomédicaux (INL - Capteurs), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI)
Subjects: Materials science, Cell Count, Biosensing Techniques, [SDV.BC]Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Electric Impedance, Humans, Impedance sensing, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Electrodes, Electrical impedance, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Electrode material, business.industry, 010401 analytical chemistry, Electrical engineering, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Dielectric spectroscopy, Indium tin oxide, Dielectric Spectroscopy, Electrode, Interdigitated electrode, Optoelectronics, Gold, 0210 nano-technology, business, Sensitivity (electronics)
Abstract: This study explores the effect of the electrode material on the sensitivity of interdigitated electrodes (IDEs) used in Electrical Cell-Substrate Impedance Sensing (ECIS) technology. This technique is a label-free method to evaluate cellular activity of adherent cells. IDEs of gold (Au), indium tin oxide (ITO) and ITO functionalized with iridium oxide (IrO x ) were characterized with impedance spectroscopy and their interfacial impedances were evaluated in potassium chloride (KCl) solutions. In parallel, ECIS measurements were performed on these three electrode materials during the proliferation of the human breast cancer cell line, MCF-7. The results indicate that the difference in sensitivity to MCF-7 of the three materials might be strongly correlated to their interfacial impedances. We found that ITO electrodes coated with IrO x show slightly higher sensitivity to MCF-7 breast cancer cells while still offering transparency compared to gold, which is considered the conventional material in ECIS devices.
Published: 2017

37. Can we get a better knowledge on dissolution processes in chalk by using microfluidic chips?

Author: Neuville, Amélie, Minde, Mona, Renaud, Louis, Vinningland, Jan Ludvig, Dysthe, Dag Kristian, Hiorth, Askel, RENAUD, Louis, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Physics [Oslo], Faculty of Mathematics and Natural Sciences [Oslo], University of Oslo (UiO)-University of Oslo (UiO), Physics of Geological Processes [Oslo] (PGP), University of Oslo (UiO)-University of Oslo (UiO)-Faculty of Mathematics and Natural Sciences [Oslo], and University of Oslo (UiO)-University of Oslo (UiO)-Department of Geosciences [Oslo]
Subjects: [SDU.STU.GP]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph], [SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering, [SPI.FLUID]Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment, [SDU.STU.GP] Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph], [SPI.FLUID] Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment, [SDE.IE] Environmental Sciences/Environmental Engineering, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2017

38. Integration of functions dedicated to the mechanical solicitation and characterization of biological cells in microfluidic devices

Author: Amirouche, Amin, STAR, ABES, Institut des Nanotechnologies de Lyon ( INL ), École Centrale de Lyon ( ECL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon ( CPE ) -Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université de Lyon, Rosaria Ferrigno, Magalie Faivre, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Relaxation, Phenotype mécanique, Microfluidique, Microfluidics, [PHYS.MECA.BIOM] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], Electrodeformation, Globules rouges, Red blood cell, Déformabilité, Deformability, Électrodéformation, [PHYS.MECA.BIOM]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], [ PHYS.MECA.BIOM ] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], Mechanical phenotype
Abstract: This thesis aims at evaluating two different techniques for the distinction of mechanically impaired biological samples. Both approaches were developed and investigated keeping in mind the long term objective which is the application of these approaches to diagnosis based on cell mechanical phenotype. Although, we developed these approaches on Red Blood Cells as as their mechanical properties can be affected by important pathologies, all the concepts developed in this work can be adapted to other cell types.We characterized mechanically RBCs using a passive microfluidic technique. We focused on the shape relaxation of healthy Red Blood Cells (hRBCs) flowing out of an oscillating width channel and demonstrated the dependency of their mechanical response upon the experimental conditions. We reported the existence of two relaxation modes for RBCs depending on the flow parameters, we used the interface between the two modes to extract the mechanical properties of RBC.Using a second approach, we presented the results obtained during the study of the mechanical behavior of hRBCs using electrodeformation assays. We investigated the influence of the solicitation parameters on the cell response and concluded on optimized conditions for cell solicitation without altering them. Finally, we evaluated both techniques in the discrimination of rigidified samples from healthy couterparts. Advantages and drawbacks of both techniques were discussed, Cette thèse vise à évaluer deux techniques différentes pour la distinction d'échantillons biologiques mécaniquement altérés. Les deux approches ont été mises au point et étudiées avec un objectif à long terme qui est l'application de ces méthodes au diagnostic basé sur le phénotype mécanique. Bien que, nous avons élaboré ces approches dans le cas de globules rouges (GR), comme leurs propriétés mécaniques peuvent être affectées par des pathologies importantes, tous les concepts développés dans ce travail peuvent être adaptés à d'autres types de cellules.Nous avons caractérisé les propriétés mécaniques de GR à l'aide d'une technique microfluidique passive. L'accent a été mis sur la relaxation de globules rouges sains (GRs) à la sortie d'un canal à largeur variante et la dépendance de la réponse mécanique aux conditions expérimentales a été démontrée. Nous avons rapporté deux modes de relaxation du GR en fonction des paramètres de l'écoulement, et nous avons utilisé l'interface entre ces deux modes pour remonter aux propriétés mécaniques du GR. Lors de la seconde approche, nous avons présenté les résultats obtenus au cours de l'étude du comportement mécanique des GRs à l'aide de l'électrodeformation. Nous avons étudié l'influence des paramètres expérimentaux sur la réponse cellulaire et conclu sur des conditions optimisées pour la sollicitation des cellules sans les altérer. Pour finir, nous avons fait le point sur l'évaluation de ces deux techniques dans la discrimination des échantillons mécaniquement défaillants des sujets sains. Les avantages et inconvénients des deux approches ont été discutés
Published: 2017

39. Xurography for microfluidics on a reactive solid

Author: Aksel Hiorth, Dag Kristian Dysthe, Louis Renaud, Thi Thuy Luu, Mona Wetrhus Minde, Jan Ludvig Vinningland, Amélie Neuville, Espen Jettestuen, RENAUD, Louis, Institut de physique du globe de Strasbourg (IPGS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Physics [Oslo], Faculty of Mathematics and Natural Sciences [Oslo], University of Oslo (UiO)-University of Oslo (UiO), Physics of Geological Processes [Oslo] (PGP), University of Oslo (UiO)-University of Oslo (UiO)-Faculty of Mathematics and Natural Sciences [Oslo], and University of Oslo (UiO)-University of Oslo (UiO)-Department of Geosciences [Oslo]
Subjects: 010504 meteorology & atmospheric sciences, [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Microfluidics, Biomedical Engineering, Analytical chemistry, Bioengineering, 02 engineering and technology, Photoresist, 01 natural sciences, Biochemistry, chemistry.chemical_compound, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Dissolution, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences, Calcite, [SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering, Chemistry, [SPI.FLUID]Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment, General Chemistry, [SPI.FLUID] Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment, 021001 nanoscience & nanotechnology, Interference microscopy, Reference surface, [SDE.IE] Environmental Sciences/Environmental Engineering, 0210 nano-technology, Layer (electronics), Reactive material
Abstract: In this paper, we propose a simple method to embed transparent reactive materials in a microfluidic cell, and to observe in situ the dissolution of the material. As an example, we show how to obtain the dissolution rate of a calcite window of optical quality, dissolved in water and hydrochloric acid (HCl). These fluids circulate at controlled flowrates in a channel which is obtained by xurography: double sided tape is cut out with a cutter plotter and placed between the calcite window and a non-reactive support. While the calcite window reacts in contact with the acid, its topography is measured in situ every 10 s using an interference microscope, with a pixel resolution of 4.9 μm and a vertical resolution of 50 nm. In order to avoid inlet influence on the reaction, a thin layer of photoresist is added on the calcite surface at the inlet and outlet. This layer is also used as a non reactive reference surface.
Published: 2017

40. Impact of Channel Geometry on the Discrimination of Mechanically Impaired Red Blood Cells in Passive Microfluidics

Author: Amin Amirouche, Magalie Faivre, Rosaria Ferrigno, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: mechanical characterization, 0303 health sciences, [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, Chemistry, [PHYS.PHYS.PHYS-BIO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Biological Physics [physics.bio-ph], passive microfluidics, Microfluidics, Analytical chemistry, lcsh:A, Channel geometry, Constriction, Red Blood Cells (RBC), 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Potential biomarkers, Biophysics, deformability, lcsh:General Works, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 030217 neurology & neurosurgery, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 030304 developmental biology
Abstract: In this work, we aimed at the discrimination of mechanically impaired red blood cells (RBCs) using passive microfluidic approaches. We investigated the impact of the channel geometry on the behavior of healthy RBCs (hRBCs) and thermally rigidified RBCs (T-rRBCs) flowing in (i) a Unique and Long Constriction (ULC) and (ii) a series of Oscillating Width Constrictions (OWC). To confront the two geometries, we evaluated potential biomarkers for cell discrimination such as their speed V, deformation index D and relaxation time τ.
Published: 2017

41. Gold nanoparticles assembly on electrospun poly(vinylalcohol) /poly(ethyleneimine)/glucose oxidase nanofibers for ultrasensitive electrochemical glucose biosensing

Author: Florence Lagarde, Mohamed Braiek, Jean-François Chateaux, Nicole Jaffrezic-Renault, Eleni Sapountzi, Francis Vocanson, Interfaces & biosensors - Interfaces & biocapteurs, Institut des Sciences Analytiques (ISA), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Monastir - University of Monastir (UM), Laboratoire Hubert Curien [Saint Etienne] (LHC), Institut d'Optique Graduate School (IOGS)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Vinyl alcohol, macromolecular substances, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, chemistry.chemical_compound, [CHIM.ANAL]Chemical Sciences/Analytical chemistry, Polymer chemistry, Materials Chemistry, Glucose oxidase, Electrical and Electronic Engineering, Instrumentation, biology, Chemistry, Metals and Alloys, technology, industry, and agriculture, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Electrospinning, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Dielectric spectroscopy, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, Chemical engineering, Colloidal gold, Nanofiber, biology.protein, Cyclic voltammetry, 0210 nano-technology, Biosensor
Abstract: International audience; In this paper, we report a novel and efficient bioactive surface nanostructuration method using enzyme-based electrospun nanofibers decorated with gold nanoparticles (Au NPs) for electrochemical biosensors application. Poly(vinyl alcohol)/poly(ethyleneimine) nanofibers (PVA/PEI NFs) were first produced at the surface of gold electrodes in a one-step and rapid electrospinning process. Different parameters such as electrospun solution feed rate, applied voltage and distance between tip and collector were tailored to produce NFs with minimal beading. Scanning electron microscopy (SEM) was used to characterize their morphology. It was shown that adhesion of the fibers mat onto the electrodes could be improved by modifying the surface with a self-assembled monolayer of 4-aminothiophenol (4-ATP), bearing thiol groups for covalent binding to the gold surface and amine groups to react with the amine groups of PEI in a subsequent cross-linking step using glutaraldehyde vapors. This step not only helped anchoring the NFs onto the electrode but also improved their water stability. The electrochemical properties of electrospun PVA/PEI nanofibrous mats were characterized by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The NFs conductive properties could be significantly improved by decorating them with AuNPs. The highest density of particles was observed using Au colloidal solutions of pH 5, which could be attributed to hydrogen bondings and ionic interactions between the amine groups of PEI and the carboxylic groups of citrate-stabilized Au NPs. Glucose oxidase (GOx), used as model enzyme, was further incorporated into the PVA/PEI mixture, before electrospinning, resulting in the fabrication of 4-ATP/PVA/PEI/GOx NFs. Enzyme activity was preserved and the obtained biosensor enabled successful detection of glucose by electrochemical impedance spectroscopy. This novel glucose biosensor exhibited a good stability, the response was linear in the 10–200 μM range and a very low limit of detection (0.9 μM) could be achieved.
Published: 2017

42. Exemple d’outils de métrologie des RUTP: Conception d’un biocapteur algal à système microfluidique

Author: Gosset, Antoine, Chateaux, Jean-François, Renaud, Louis, Bayard, Rémy, Barbe, Pauline, Durrieu, Claude, Gosset, Antoine, Déchets Eaux Environnement Pollutions (DEEP), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon, Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés (LEHNA), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), and Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)
Subjects: [SDE] Environmental Sciences, [SDE]Environmental Sciences, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2017

43. Combining electrospinning and vapor-phase polymerization for the production of core-shell nanofibers and biosensors application

Author: Sapountzi, Eleni, Chateaux, Jean-François, Jaffrezic-Renault, Nicole, Lagarde, Florence, Bussy, Agnès, Interfaces & biosensors - Interfaces & biocapteurs, Institut des Sciences Analytiques (ISA), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), and Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)
Subjects: [CHIM.ANAL] Chemical Sciences/Analytical chemistry, [CHIM.ANAL]Chemical Sciences/Analytical chemistry, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2017

44. Continuous-flow microfluidic method for octanol-water partition coefficient measurement

Author: Joseph Saab, Ilham Mokbel, Christelle Goutaudier, Khaled Stephan, Rosaria Ferrigno, Equipe Thermodynamique Equilibre Phases & Anal Avance (Equipe ThEAA), Université Saint-Esprit de Kaslik (USEK), Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces (LMI), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), and Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)
Subjects: Microchannel, Chemistry, General Chemical Engineering, 010401 analytical chemistry, Microfluidics, Analytical chemistry, General Physics and Astronomy, 02 engineering and technology, [CHIM.INOR]Chemical Sciences/Inorganic chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 6. Clean water, Soft lithography, 0104 chemical sciences, Partition coefficient, Microsystem, Partition (number theory), Molecule, Physical and Theoretical Chemistry, 0210 nano-technology, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Intensity (heat transfer)
Abstract: To determine the octanol–water partition coefficient (log Kow or log D), a microfluidic method is developed to reduce time and coast of analyze. A double Y serpentine microfluidic chip is fabricated used soft lithography facilities. To generate a biphasic parallel flow, hydrophilic microchannels walls are generated by oxygen plasma treatment. Epifluorescence microscopy is used to measure the intensity of fluorescence molecules in microchannel. Using microfluidic parallel diluter this intensity show a strong linear correlation with molecule concentration in solution. The equilibrium between phases is reached in less than 5 s. To validate this microsystem, we have determined the log D of fluorescein natrium molecule. The obtained results compare well with previous measurements using traditional shake-flask or microfluidic drops flow methods, with a relative difference to the literature less than 3%. Rapid microfluidic partition coefficient determination is useful for studying liquid–liquid partition of organic pollutant.
Published: 2014

45. High-Density 3-D Capacitors for Power Systems On-Chip: Evaluation of a Technology Based on Silicon Submicrometer Pore Arrays Formed by Electrochemical Etching

Author: Magali Brunet, P. Kleimann, Équipe Intégration de Systèmes de Gestion de l'Énergie (LAAS-ISGE), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), and Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: wafer-level encapsulation, high energy, Materials science, Silicon, chemistry.chemical_element, Nanotechnology, Hardware_PERFORMANCEANDRELIABILITY, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Capacitance, law.invention, Electrochemical Double Layer Capacitor, Hardware_GENERAL, Etching (microfabrication), law, 0103 physical sciences, Hardware_INTEGRATEDCIRCUITS, System on a chip, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Electrical and Electronic Engineering, 010302 applied physics, Equivalent series resistance, Microsystem, 021001 nanoscience & nanotechnology, Capacitor, Film capacitor, Nanolithography, chemistry, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; This paper presents the state of the art technologies currently used to produce high density integrated capacitors for power systems on-chip applications. The use of high-k dielectrics and 3D patterning of silicon for reaching high specific capacitance is reviewed. Integrating capacitors monolithically on the active chip or in package of power systems is discussed and solutions are proposed for minimising series resistance and achieving a high level of integration. A technology based on nanolithography and silicon electrochemical etching is then detailed. It is shown that capacitance densities of up to 700 nF/mm² can be obtained with a submicrometer pores array in a relatively limited thickness. The advantages and disadvantages of further decreasing the pore size to nanosize pores (below 100 nm) are discussed.
Published: 2013

46. Construction of a microfluidic optical algal biosensor in a portative system for the on-line monitoring of urban wet-weather discharges

Author: Gosset, Antoine, Chateaux, Jean-François, Renaud, Louis, Bayard, Rémy, Barbe, Pauline, Durrieu, Claude, Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés (LEHNA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE), Déchets Eaux Environnement Pollutions (DEEP), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE), and Gosset, Antoine
Subjects: [SDE] Environmental Sciences, [PHYS]Physics [physics], [SDV]Life Sciences [q-bio], Urban wet-weather discharge, Fluorescence, [PHYS] Physics [physics], [SDV] Life Sciences [q-bio], Microfluidic, [SDE]Environmental Sciences, Microalgae, Portative station, Ecotoxicity, Xurography, Biosensor
Abstract: International audience; Urban wet weather discharges (UWWDs) can lead to a rejection of an important number of micropollutants in aquatics ecosystems, as pesticides, heavy metals or polycyclic aromatics hydrocarbons. Many pollutants detected in UWWDs have been demonstrated to impact aquatic organisms, as microalgae. Among them, herbicides as Diuron, Atrazine, etc., can impact very quickly microalgae photosynthetic metabolism. A good correlation between photosynthetic disturbance and presence of herbicides in these complex discharges has already been shown in the literature.In situ and on-line biosensors with rapid responses are consequently valuables tools to prevent the degradation of the aquatic environments quality. We propose here a new one-shot optical biosensor based on an algal immobilization into a xurography–based microfluidic chip device (Fig. 1) and chlorophyll a fluorescence measurement (biomarker of photosynthetic activity disturbance) for the toxicity detection of herbicides in UWWDs. This system has the advantages to be cheap, with a short manufacturing cycle, a very good control of sample volume, and simple whole-cell immobilization. Laboratory developments, with an optical fiber, on three algal species (Chlorella vulgaris, Pseudokirchneriella subcapitata and Chlamydomonas reinhardtii) permitted to optimize the biosensor and obtain detections limits under 0.1 ug/L of herbicides as Diuron. A portative station (fluorimeter) has been manufactured (Fig. 2) for field’s experiments and good performance have been observed for several pesticides and suggests the promising use of this tool for private industries and public urban managers of UWWDs.
Published: 2016

47. Charges à l’interface liquide/solide : caractérisation par courants d’écoulement et application à la préconcentration de molécules biologiques dans un système micro/nanofluidique

Author: Yuan, Xichen, Institut des Nanotechnologies de Lyon ( INL ), École Centrale de Lyon ( ECL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon ( CPE ) -Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université de Lyon, Pascal Kleimann, Louis Renaud, Marie-Charlotte Audry-Deschamps, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and STAR, ABES
Subjects: Lab-on-a-chip, Microfluidique, [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Microfluidics, Nanofluidics, Zeta potential, Laboratoire sur puce, Préconcentration, Interface solide/liquide, Nanofluidique, Potentiel zêta, [ SPI.NANO ] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Preconcentration, Solid/liquid interface
Abstract: The charges at liquid/solid interfaces are a key element for both understanding and exploiting the electrokinetic phenomena in micro/nanofluidics. The manuscript of my Ph.D thesis is dedicated to these phenomena, which is divided into three main parts: Above all, a simple overview of charges at the liquid/solid interface is proposed. Then, several common methods for measuring the zeta potential at the liquid/solid interface are described. Next, various effective methods to preconcentrate the biological molecules is presented with the help of the surface charges. Secondly, the streaming current, which is a standard method to measure the zeta potential in our laboratory, is detailed. It contains the upgrade of the experimental setup from the previous version and the development of new protocols, which improve dramatically the stabilization and the reproducibility of the measurements. In addition, an original biological sensor is briefly presented based on these advancements. Lastly, in the final part, we describe a method which is primitively utilised in the fabrication of Micro-Nano-Micro fluidic system. Based on this system, some favorable preconcentration results is obtained. Moreover, numerical simulations are presented to prove the originality of our work, Les charges à l'interface liquide/solide sont un élément originel majeur des phénomènes électrocinétiques observés en micro/nanofluidique. Elles sont donc la colonne vertébrale de mon manuscrit de thèse, qui se décompose en trois parties : Dans la première partie, un rappel des concepts de base sur les interfaces liquides/solides est proposé au lecteur. Il est suivi d'une description des différentes méthodes expérimentales permettant de mesurer le potentiel zeta de couples solide/électrolyte, puis d'une présentation des travaux de la littérature exploitant les charges aux interfaces pour la préconcentration de molécules biologiques dans des systèmes Micro-Nano-Micro (MNM) fluidiques. Ensuite, une deuxième partie est consacrée à la mesure du potentiel zeta par la méthode des courants d'écoulement. Nous y présentons l'amélioration du banc expérimental issu des travaux antérieurs à ma thèse, ainsi que le développement de nouveaux protocoles de préparation des surfaces permettant de rationaliser et de stabiliser les mesures. Une application à un détecteur original de molécules biologiques clos cette deuxième partie. Enfin, la troisième et dernière partie s'intéresse à la préconcentration de molécules biologiques. Une méthode originale de fabrication des dispositifs MNM et les résultats de préconcentration obtenus, très encourageants, sont décrits. Des premiers modèles numériques et phénoménologiques sont proposés, qui mettent en avant l'originalité de notre travail
Published: 2016

48. A conductometric sensor for potassium detection in whole blood

Author: Mohamed Braiek, Jean-François Chateaux, Mohamed Amine Djebbi, Nicole Jaffrezic-Renault, Interfaces & biosensors - Interfaces & biocapteurs, Institut des Sciences Analytiques (ISA), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Lab Phys Mat Lamellaires & Nanomat Hybrides (PMLNM), Université de Carthage - University of Carthage, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), and Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)
Subjects: Lysis, Potassium, Polyvinylchloride, Conductometric sensor, chemistry.chemical_element, Nanotechnology, 02 engineering and technology, Electrolyte, Conductivity, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Valinomycin, chemistry.chemical_compound, [CHIM.ANAL]Chemical Sciences/Analytical chemistry, Materials Chemistry, Electrical and Electronic Engineering, Instrumentation, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Detection limit, Chromatography, Metals and Alloys, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 6. Clean water, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Dilution, Membrane, chemistry, 0210 nano-technology, Whole blood analyses
Abstract: This work presents a new sensor for potassium determination based on interdigitated conductometric thin-film planar electrodes. It was fabricated by including valinomycin in a plasticized PVC membrane deposited on the sensitive area of the transducer. The potassium sensor presents a detection limit of 0.03 mM in 5 mM phosphate buffer electrolyte and a detection limit of 0.01 mM in a 5 mM phosphate buffer prepared in a 600 mM sucrose solution, due to decrease of the background conductivity. Dynamic ranges were respectively 0.1 mM–16 mM and 0.1 mM–8 mM. After dilution of artificial blood in 600 mM sucrose solution, it was possible to detect blood potassium concentration, using the conductometric sensor. It has been shown that the presence of sucrose prevents red cell lysis through maintaining a high osmolarity.
Published: 2016

49. A novel ethanol/oxygen microfluidic fuel cell with enzymes immobilized onto cantilevered porous electrodes

Author: Desmaele, D., Nguyen-Boisse, T, Renaud, Louis, Tingry, T, Molécules bioactives, conception, isolement et synthèse (MBCIS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering, [SPI.FLUID]Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2016

50. Analysis of Red Blood Cells relaxation time flowing out of microfluidic constrictions reveals the impact of buffer viscosity and flow speed

Author: Amirouche, Amin, Esteves, Josué, Ferrigno, Rosaria, Faivre, Magalie, INL - Lab-On-Chip et Instrumentation (INL - LOCI), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Faivre, Magalie
Subjects: [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, [PHYS.PHYS.PHYS-BIO-PH] Physics [physics]/Physics [physics]/Biological Physics [physics.bio-ph], [SPI.NANO] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [PHYS.PHYS.PHYS-BIO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Biological Physics [physics.bio-ph], [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [SDV.BIO] Life Sciences [q-bio]/Biotechnology
Abstract: International audience; For the first time, we report that the relaxation time t of healthy human Red Blood Cells (RBCs) decreases upon increase of both the buffer viscosity and its speed, and can reach values as low as 20 ms. Such result is a decade smaller than measurements usually reported in the literature using micropipette aspiration[1], optical tweezers[2], ecktacytometry[3] or microfluidics[4]. These published values (t = 100 to 300 ms) are in good agreement with Hochmuth-Evans[1] analytical calculation of t using the Kelvin-Voigt model describing the RBC as a viscoelastic material. They predict that t only depends on intrinsic cell membrane mechanical properties such as its viscosity and shear modulus. Our finding was obtained from the analysis of video-microscopic recordings of healthy RBCs flowing in a PDMS microfluidic channel, with oscillating width (5-25 µm) as illustrated in Figure1a. More precisely, we focused on the cell behavior at the exit of the last geometrical restriction through the study of its shape relaxation. A large range of fluidic stresses was investigated by varying both the buffer viscosity (h out = 1-30 mPa.s) through the addition of Dextran and the flow velocity (100-2000 µm/s) through the modification of the applied pressure. The observations revealed two different modes of shape relaxation, according to the external flow parameters. The first mode is the stretching behavior illustrated in Figure 1b, as RBCs exit the last narrowing they undergo a large deformation normal to the flow direction before relaxing to their equilibrium parachute-like shape. The second mode is the unfolding behavior, where the RBCs relax directly from their passage in the last restriction and recover their equilibrium shape (Figure 1c). We report in the diagram Figure 2, that the unfolding behavior is mainly observed for the lowest viscosities where the hydrodynamic constraint at the exit is below the stretching modulus of RBCs, whereas the stretching behavior occurs at higher viscosity and RBCs speed, corresponding to higher constraint. For a buffer viscosity of 2 mPa.s, we observed a transition between the two modes according to the cell speed. Indeed, for intermediate velocities a mixed behavior, where both modes are represented among the cell population, is observed. As shown in Figure 3, at fixed buffer viscosity, 1/τ increases linearly with the cell velocity. Similarly, for a given RBC speed, 1/τ rises with the buffer viscosity. Upon very low buffer viscosity and low flow speed, we retrieve relaxation times similar to those reported in literature. We attribute the diminution of the cell relaxation time upon both buffer viscosity and flow velocity to a coupling between the RBC and the external medium. Indeed, the cell dissipates some of the energy accumulated during its deformation, in the suspending media when the buffer viscosity can no longer be neglected compared to the internal cell viscosity. Moreover, we showed that the velocity difference between the cell and the surrounding fluid increases with the flow speed as expected[5], leading to a larger dissipation in the buffer. Both our results and the already published data agree with this interpretation.
Published: 2016

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