Microsystème dédié à l’étude de la polarisation diélectrique de microparticules dans le cadre de formation master recherche : application au micropositionnement 3D de cellules par force de diélectrophorèse

¹ ENS de Cachan, département EEA, 61 avenue du président Wilson, 94230 Cachan SATIE, CNRS UMR 8029, Institut d’Alembert, ENS Cachan, France
² bruno.le-pioufle@satie.ens-cachan.fr

Résumé

A l’ENS de Cachan, le département E.E.A. a mis en place une série de travaux pratiques portant sur l’utilisation d’un microsystème « électro-fluidique », réalisé en salle blanche, pour le micro-positionnement par champ électrique d’objets inertes ou biologiques de dimension micrométrique. Cet enseignement est développé dans des formations de niveau Master.

Le principe physique, exploité au travers des séances pédagogiques, est la polarisation diélectrique de microobjets soumis à des topologies de champs électriques induisant sur le dipôle la force de diélectrophorèse. Après avoir vu la théorie s’y rattachant, les étudiants utilisent et mettent en oeuvre un microsystème contenant un ensemble de configurations d’électrodes et de motifs pouvant générer le champ électrique. Ils peuvent faire de la capture de micro-objets et du positionnement contrôlé suivant quatre degrés de liberté (translation tridimensionnelle + rotation selon un axe). Pour cela, ils sont amenés à mettre en place un environnement d’instrumentation comprenant microscope, caméra, générateurs, oscilloscope, et synchroniser l’ensemble sous une interface Homme-Machine type LabVIEW©. Ils réalisent des expériences simples où ils contrôlent la position et/ou la rotation de microbilles de polystyrène (10 micromètres) et visualisent en temps réel ces expériences.

La démarche pédagogique mise en oeuvre permet d’avoir une approche globale autour d’un microsystème. Les étudiants, de niveau Master, étudient non seulement la physique d’un phénomène à l’échelle du micron, mais participent à la conception et réalisation en micro-technologie d’une puce dédiée. Ils exploitent ensuite en travaux pratiques un environnement complet qui, dans le cadre de M2 recherche en biotechnologie, peut amener à des expériences sur des objets biologiques (cellules, levures, algues,..).