Les systèmes de manipulation des liquides les plus modernes sont généralement des systèmes à pompe reliés à des vannes et des tubes. Ces systèmes sont assemblés manuellement, coûteux et peu fiables. Avec la croissance des industries de la génomique et du médicament, nous nous dirigeons vers des procédés biologiques de plus en plus complexes qui nécessitent une capacité de manipulation de très petits volumes de liquides.

Udayan Umapathi, avec Hiroshi Ishii – directeur de The Tangible Media Group qui explore les visions des Bits et des Atomes  pour donner une forme physique dynamique à l’information numérique et au calcul – (L’objectif est d’aller au-delà de l’actuel courant dominant des Painted Bits (pixels) pour enrichir les interactions humaines et tirer profit des sens humains multimodaux et des habiletés dextérités développées au cours d’une vie d’interaction avec le monde physique) se sont concentrés sur l’utilisation de gouttelettes d’eau programmables pour créer des interfaces informatiques et automatiser la biologie. (Actuellement, ils se concentre sur la mise à l’échelle de ce travail pour permettre la prochaine génération de processus biologiques.)

Les systèmes mécaniques assemblés manuellement ne se mettent pas à l’échelle pour manipuler en parallèle de grandes quantités de petits volumes de liquides. Cependant, l’industrie électronique a montré comment construire des systèmes intégrés robustes pour la manipulation de l’information.
« Avec cette motivation comme point de départ, nous nous tournons vers l’électronique et les circuits intégrés pour apporter miniaturisation, complexité et intégration afin de permettre la prochaine génération de biologie. »

Le processus de déplacement électrique du liquide existe depuis les expériences du physicien Gabriel Lippmann en 1875. Depuis lors, des travaux importants ont été réalisés en utilisant l’électro-érosion pour les présentoirs en papier. Un plus grand intérêt pour cette technique a été porté à l’automatisation de la biologie, communément appelée microfluidique numérique.

« Nous avons développé un laboratoire de microfluidique numérique sur puce basé sur les principes de l’électrowetting diélectrique (EWOD). EWOD permet un contrôle précis du mouvement, de la fusion et de l’agitation des échantillons biologiques par programmation. Nous nous concentrons sur le développement d’une puce microfluidique EWOD robuste capable de manipuler un grand nombre d’échantillons, en parallèle et sans contamination croisée. »

Exemple de deux réactifs manipulés simultanément sur la puce programmable.

Crédit: MIT Media Lab / Jimmy Day

Pour ce faire, ils ont créé une large grille 2D sur des cartes de circuits imprimés bon marché (PCB) avec adressage direct sur chaque électrode.

L’adressage direct à grande échelle fournit une méthode permettant aux utilisateurs de personnaliser la puce microfluidique, ce qui permet de réaliser plusieurs expériences en parallèle. Faire des expériences en parallèle permet plus de résultats et de variations d’une expérience donnée. Ce travail comprend également le développement de divers revêtements de surface pour la puce microfluidique qui empêchent les gouttelettes de laisser des traces, évitant ainsi la contamination croisée.

« Notre but ultime: faire évoluer cette technologie vers une parallélisation massive de la manipulation programmable des gouttelettes. Cela permettra une découverte plus rapide des médicaments et la détection des maladies. »

Pour en savoir plus, ici le FAQ.

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