Postdoctorat en microrobotique : conception de dispositifs à puce fluidique contrôlés par champs de diélectrophorèse

L’ équipe FEMTO ROBIMSS de l’institut FEMTO-ST , situé à Besançon, en France, lance un appel à candidatures pour un poste de postdoctorant dans le domaine de la microrobotique. Ce poste est d’une durée d’un an, avec possibilité de prolongation d’un an, et sera basé à Besançon, en France.

Contexte:

L’intérêt pour les dispositifs innovants permettant l’analyse et le tri de cellules a connu une croissance rapide ces dernières années. L’institut FEMTO-ST vise à proposer des solutions originales à la frontière entre la microfluidique et la microrobotique. Pour contrôler de tels dispositifs, les champs électriques présentent un grand intérêt car ils peuvent être utilisés soit pour actionner les cellules, soit pour déterminer leur position. Cependant, la combinaison des capacités d’actionnement/détection des électrodes n’est généralement pas abordée dans la littérature existante. Dans ce contexte, l’institut FEMTO-ST vise à proposer des dispositifs avancés s’appuyant sur des champs électriques pour la détection et l’actionnement afin de contrôler les cellules au sein de dispositifs à puce fluidique.

Objectifs :

Plusieurs travaux scientifiques ont clairement démontré l’intérêt du champ électrique pour induire des forces diélectrophorétiques (DEP) qui agissent sur les cellules d’intérêt afin de les séparer des autres cellules et de détecter leur position à l’intérieur des puces fluidiques. Fondamentalement, la force DEP agit sur des cellules neutres mais polarisées placées sur un champ électrique inhomogène produit par des électrodes [1]. De plus, elle ne nécessite aucun traitement chimique dommageable, ce qui en fait un moyen efficace pour les applications de tri de cellules. D’autre part, le champ électrique peut être utilisé pour détecter la position des cellules. Cette technique est particulièrement utile lorsqu’un nombre élevé de cellules doit être surveillé en même temps car les capteurs classiques basés sur la vision ne sont pas pertinents. Avec cette technique, la position des cellules est obtenue à partir de la variation de l’impédance mesurée entre deux électrodes. Malgré cette belle réussite en termes d’actionnement et de détection par champs électriques, des améliorations restent possibles. Le couplage des capacités d’actionnement et de détection permettrait d’améliorer les performances des puces fluidiques. Dans ce contexte, l’institut FEMTO-ST vise à proposer des dispositifs avancés s’appuyant sur des champs électriques à la fois pour la détection et l’actionnement afin de contrôler la position des cellules au sein des dispositifs à puce fluidique.

Pour atteindre cet objectif, le candidat recruté se concentrera d’abord sur la conception d’électrodes d’actionnement/détection. Ensuite, il/elle se concentrera sur les stratégies garantissant la mesure et l’actionnement simultanés, et il/elle sera en charge de la validation expérimentale des méthodologies proposées. Ce travail bénéficiera du développement récent de modèles analytiques dédiés au calcul de la distribution du champ électrique, de la force et du couple diélectrophorétiques réalisés dans FEMTO-ST et du contrôle en boucle fermée implémenté basé sur le retour visuel [1,2], ainsi que des travaux dédiés à la mesure de position basée sur la variation des champs électriques [3,4]. Il bénéficiera également des dernières avancées issues du développement d’électrodes aux topologies optimales [5]. En plus de cet aspect scientifique stimulant, l’équipe d’ingénieurs travaillant dans les plateformes technologiques de FEMTO-ST accompagnera le candidat recruté lors de la validation expérimentale des électrodes et des stratégies développées.

Environnement de travail :

Le post-doc sera recruté par l’université de Franche-Comté et travaillera au sein du laboratoire de recherche FEMTO-ST / département AS2M. Il/elle travaillera dans le cadre du projet BIOIMP FEDER financé par l’Europe. Toutes les dépenses liées à ce travail post-doc seront couvertes par ce projet. L’Institut FEMTO-ST est un laboratoire du CNRS ( https://www.femto-st.fr/en ) qui regroupe 750 personnes. FEMTO-ST comprend de nombreux départements de recherche, parmi lesquels AS2M (Automatique et systèmes MicroMécatroniques) accueillera le post-doc. FEMTO-ST comprend également des installations de microfabrication en salle blanche ( https://www.femto-st.fr/fr/Centrale-de-technologie-MIMENTO/Centrale-de-technologie-MIMENTO/presentation ), un centre de microrobotique ( https://projects.femto-st.fr/microrobotex/fr ) ainsi qu’un réseau d’industries manufacturières locales. Pour atteindre cet objectif, le candidat recruté se concentrera d’abord sur la conception d’électrodes d’actionnement/détection. Ensuite, il/elle se concentrera sur les stratégies garantissant la mesure et l’actionnement simultanés, et il/elle sera en charge de la validation expérimentale des méthodologies proposées. Ce travail bénéficiera du développement récent de modèles analytiques dédiés au calcul de la distribution du champ électrique, de la force et du couple diélectrophorétiques réalisés dans FEMTO-ST et du contrôle en boucle fermée implémenté basé sur le retour visuel [1,2], ainsi que des travaux dédiés à la mesure de position basée sur la variation des champs électriques [3,4]. Il bénéficiera également des dernières avancées issues du développement d’électrodes aux topologies optimales [5]. En plus de cet aspect scientifique stimulant, l’équipe d’ingénieurs travaillant dans les plateformes technologiques de FEMTO-ST accompagnera le candidat recruté lors de la validation expérimentale des électrodes et des stratégies développées.

Qualifications et responsabilités :

Le candidat sera en charge de la conception des électrodes d’actionnement/détection, des stratégies de découplage, du contrôle en boucle fermée des cellules et de la validation expérimentale des électrodes et des stratégies proposées. Il/elle sera également responsable de tous les rapports et communications liés aux travaux.

Solide expérience dans un ou plusieurs des domaines suivants et titulaire d’un doctorat dans un domaine connexe :

– Détection/actionnement basé sur la diélectrophorèse

– Contrôle diélectrophorétique

– Microrobotique

– Physique

L’une des compétences suivantes sera considérée comme un atout :

– Expérience préalable en microrobotique

– Autonomie et capacité de communication

– Travail en équipe et autonomie

Poste ouvert jusqu’à ce qu’il soit pourvu. Les candidats doivent fournir une lettre de motivation, un CV et une liste de références via

email à abdenbi.mohand@femto-st.fr et aude.bolopion@femto-st.fr

[1] V. Gauthier, A. Bolopion et M. Gauthier, « Formulation analytique du champ électrique induit par des réseaux d’électrodes : vers un tri cellulaire diélectrophorétique automatisé », Micromachines, vol. 8, p. 253, 2017.

[2] T. Michálek, A. Bolopion, Z. Hurák et M. Gauthier « Modèle de diélectrophorèse et d’électrorotation orienté contrôle pour des objets de forme arbitraire. » Phys. Rev. E : Physical Review E., vol 99, n°5, 10 pages, 2019.

[3] H. Daguerre, M. Solsona, J. Cottet, M. Gauthier, P. Renaud, A. Bolopion, « Dépendance positionnelle des particules et des cellules en cytométrie de flux à impédance électrique microfluidique : origine, défis et opportunités ». Lab on a chip, vol 20, n°20, pages 3665 – 3689, 2020.

[4] B. Brazey, J. Cottet, A. Bolopion, H. Van Lintel, P. Renaud, M. Gauthier, « Capteur de position en temps réel basé sur l’impédance pour dispositifs Lab-On-a-Chip ». Lab on a chip, 18, pages 818 – 831, 2018.

[5] Abbas Homayouni-Amlashi, Laure Koebel, Alexis Lefevre, Abdenbi Mohand-Ousaid, Aude Bolopion, Optimisation topologique des électrodes dans les dispositifs basés sur la diélectrophorèse, Computers & Structures, Volume 301, 2024, 107444, ISSN 0045-7949, https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2024.107444 .