Virus detection and analysis by nanopore and integration in a microfluidic device

Demi-allocation doctorale, 3 ans, AAP 2019-1

Equipe : LAMBE UMR8587

Porteur du projet : Laurent Bacri

Résumé :

En cas de contamination virale, les virus ciblés doivent être détectés très rapidement, spécifiquement, et avec des concentrations les plus faibles possibles. Les techniques actuelles ne permettent pas de détecter quelques milliers de particules virales. Elles sont longues, couteuses, sensibles aux contaminations.

Pour répondre à ces défis, le virus doit être détecté à l'échelle de la particule unique en temps réel en présence du patient (point of care testing). Nous proposons d’utiliser une détection électrique associée à la technologie des nanopores et à une approche microfluidique (B. Le Pioufle, IdA). Notre stratégie est de greffer quelques anticorps à la surface d’un nanopore solide (G. Patriarche, C2N) pour attraper spécifiquement les virus. Dans cette thèse, nous étudierons des particules sous-virales de rotavirus, virus impliqués dans des gastroentérites aiguës et responsables de plusieurs centaines  de milliers de morts par an (D. Poncet, I2BC).

L’innovation de notre projet est de combiner des techniques déjà maîtrisées pour concevoir un détecteur réellement innovant. Sa réalisation nécessitera une approche interdisciplinaire allant de la mesure physique et du traitement du signal à la chimie de surface, en passant par la science des polymères, la production de nanoparticules sous-virales.

Un premier objectif de ce projet est la chimie de surface à l'échelle nanométrique pour obtenir un greffage homogène et spécifique à densité contrôlée. Le résultat principal attendu est la capture d’une ou de plusieurs particules sous-virales à l’entrée des nanopores, caractérisée par des mesures électriques ou fluorescentes. Cette détection repose sur une technologie à particule unique et permettrait d’augmenter la sensibilité jusqu’à la femto-mole. Un deuxième résultat attendu est la conception d’un laboratoire sur puce intégrant une unité de filtration et une cloison microfluidique. Cette approche pourrait être généralisée à la détection spécifique de biomarqueurs pour concevoir de nouveaux outils de diagnostic.

Nanoparticle detection and analysis by nanopore and integration in a microfluidic device.
(left) Transport of a thyroglobulin protein through functionnalized nanopore (J. Roman ACS Appl Mater Interfaces 2017, DOI: 10.1021/acsami.7b14717)
(right) Integration of a nanopore chips into a microfluidic device (J. Roman ACS Sensors 2018, DOI: 10.1021/acssensors.8b00700).

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