Étude et caractérisation d'un micro-échangeur de chaleur : application à la biologie cellulaire
Résumé
The aim of this engineer dissertation was to create a fast temperature control device designed for cellular biology, also compatible with the use of an electronic microscope. In order to take advantage of the fast thermal transfers as they happen on a micrometric scale, we created a miniaturized device. We borrowed the specific techniques of micro fabrication to create our method of fabrication. The device functions thanks to a heat exchanger. The transfer of energy is possible with the permanent movement of a liquid through a waterproof channel touching a glass cover slide and on the other part a biological sample. We created this fast temperature control system with glass as well as with a silicone named PDMS. What's more, we characterized the thermal and time capacities of this device, thanks to the creation of a miniaturized thermometer. Our system was biologically vouched for, by using an electronic microscope to produce imaging of the cell activity of thermosensitive mutants as well as of integrated marker in various biological cells. So that this new technology would become widespread, we are currently writing an article to be published in an international scientific newspaper. The main aspects of this device have besides been patented, for our research to be used by the industry in the future.
L'objet de ce mémoire d'ingénieur consiste à réaliser un dispositif de contrôle de température rapide destiné à la biologie cellulaire et compatible avec l'utilisation d'un microscope électronique. Pour bénéficier de la rapidité des transferts thermiques offerts par les échelles micrométriques, nous avons réalisé un dispositif miniaturisé. La méthode de fabrication est empruntée aux techniques spécifiques de micro fabrication. Le principe de fonctionnement du dispositif repose sur la base d'un échangeur de chaleur. Le transfert d'énergie est réalisé grâce au mouvement permanent d'un liquide caloporteur à travers un canal étanche en contact avec un échantillon biologique. Nous avons fabriqué ce dispositif de contrôle de température avec des lamelles de verre et un élastomère en silicone appelé PDMS. Nous avons optimisé et caractérisé les performances thermiques et temporelles du dispositif grâce à la fabrication d'un thermomètre miniaturisé. Nous avons validé biologiquement notre système en imageant au microscope électronique l'activité cellulaire de mutants thermosensibles et de fluorophores intégrés dans différents échantillons biologiques. Pour diffuser le plus largement cette nouvelle technologie, nous sommes en cours de rédaction d'une publication dans un journal scientifique international. Le principe de base de ce dispositif a également fait l'objet d'un brevet dans le cadre d'une future valorisation industrielle de la recherche.
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