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Dispositif de Monitoring du liquide interstitiel couplant microaiguilles creuses et microfluidique capillaire // Hollow microneedle and capillary microfluidic system for InterStitial Fluide (ISF) monitoring

ABG-120278 Thesis topic
2024-02-14 Public/private mixed funding
CEA Université Grenoble Alpes Laboratoire Matériaux pour les Capteurs et la Délivrance
Grenoble
Dispositif de Monitoring du liquide interstitiel couplant microaiguilles creuses et microfluidique capillaire // Hollow microneedle and capillary microfluidic system for InterStitial Fluide (ISF) monitoring
  • Health, human and veterinary medicine
Technologies pour la santé et l’environnement, dispositifs médicaux / Défis technologiques

Topic description

Le liquide interstitiel (ISF) est le fluide qui occupe l'espace entre les capillaires sanguins et les cellules. L’ISF est constitué principalement d’eau, sels, sucres, hormones, neurotransmetteurs, CO2 et acides gras. Il est particulièrement intéressant puisqu’il est décrit comme un filtrat du plasma mais plus accessible que le sang pour un suivi en continu. Le monitoring en continu de l’ISF est visé par exemple pour le suivi du cortisol (marqueur du stress, dont le rythme circadien rend le suivi en continu très intéressant), les hormones sexuelles (PMA) ainsi que d'autres biomarqueurs permettant le suivi de l'état de santé d'un patient. L’objectif de cette thèse est de réaliser un dispositif porté de prélèvement de l'ISF, qui co-intègre des microaiguilles creuses biocompatibles voir résorbables et une partie microfluidique capillaire. A terme, ce type de système sera combinable avec différents types de capteurs en sortie de fluidique. Trois verrous et points de vigilance devront être abordés dans cette thèse : (a) Un des verrous principaux réside dans la gestion des très faibles débits en microfluidique passive (débits de l’ordre du nL/min), (b)Technologiquement, le procédé de fabrication des microaiguilles creuses résorbables avec une gestion fine de l’état de surface de l’intérieur du canal (pour favoriser la capillarité) sera également un axe important de l’étude, (c) Enfin, le procédé sera évalué et amélioré au regard de l’éco-circularité.


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Interstitial fluid (ISF) is the fluid that occupies the space between blood capillaries and cells. ISF consists mainly of water, salts, sugars, hormones, neurotransmitters, CO2 and fatty acids. It is particularly interesting as it is described as a filtrate of plasma, but more accessible than blood for continuous monitoring. Continuous monitoring of ISF is targeted, for example, for cortisol (a marker of stress, whose circadian rhythm makes continuous monitoring very interesting), sex hormones (PMA) and other biomarkers for monitoring a patient's state of health. The aim of this thesis is to develop a wearable device for ISF sampling, which co-integrates biocompatible or even resorbable hollow microneedles and a capillary microfluidic part. Eventually, this type of system will be combinable with various types of sensors at the fluidic outlet. Three main issues will need to be addressed in this thesis: (a) One is the management of very low flow rates in passive microfluidics (flow rates in the nL/min range). (b) Technologically, the manufacturing process for resorbable hollow microneedles with fine management of the surface finish of the channel interior (to promote capillarity) will also be an important focus of the study. (c) Finally, the process will be evaluated and improved in terms of eco-circularity.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI) (inactif)
Service : SErvice des Microsystèmes pour l’Interaction avec le Vivant
Laboratoire : Laboratoire Matériaux pour les Capteurs et la Délivrance
Date de début souhaitée : 01-10-2024
Ecole doctorale : Ecole Doctorale de Physique de Grenoble (EdPHYS)
Directeur de thèse : REVAUX Amélie
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DTBS//LMCD

Funding category

Public/private mixed funding

Funding further details

Presentation of host institution and host laboratory

CEA Université Grenoble Alpes Laboratoire Matériaux pour les Capteurs et la Délivrance

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI) (inactif)
Service : SErvice des Microsystèmes pour l’Interaction avec le Vivant

Candidate's profile

Niveau master ou école d'ingenieur en materiau et/ou physique/chimie
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