Micro-aiguilles fonctionnalisées par des aptamères pour la détection optique du cortisol // Micro-needles functionalized with aptamers for the optical detection of cortisol

Les dispositifs médicaux compacts et portés sur la personne, en offrant une surveillance autonome et continue de biomarqueurs, ouvrent la voie au suivi précis de pathologies en dehors des centres de soins et à une approche thérapeutique personnalisée. Le projet de thèse vise à développer des capteurs portés à base de micro-aiguilles (MNs) en biomatériaux pour la détection minimalement invasive du cortisol dans le fluide interstitiel (FIS) de la peau. Le cortisol est un des biomarqueurs importants du stress physique et psychologique, et est lié au développement de maladies chroniques. Le FIS, très riche source de biomarqueurs, offre une alternative au sang comme biofluide accessible de façon minimalement invasive pour la quantification du cortisol, et peut être analysé en continu par des dispositifs micro-aiguilles. Ainsi, des micro-aiguilles gonflantes en hydrogel de biopolymère réticulé ont été développées au CEA-Leti ces trois dernières années pour le prélèvement et l’analyse du FIS.
L’objectif du projet sera de fonctionnaliser l’hydrogel par une balise moléculaire aptamèrique sensible au cortisol, et dont la fluorescence sera activée en présence spécifique de ce métabolite, en s’appuyant sur les compétences de l’équipe NOVA du DPM. Ainsi seront conçus des capteurs optiques portés à base de patchs MNs sensibles au cortisol, en explorant deux configurations : des patchs MNs entièrement en hydrogel, et des patchs MNs hybrides comportant un biopolymère guide d'onde optique et un revêtement en hydrogel sensible au cortisol. Différentes formes d'aiguilles/guides d'onde seront explorées pour optimiser les performances de détection par fluorescence des biocapteurs. Sera également évaluée la capacité des dispositifs à perforer un modèle de peau, prélever du FIS artificiel, et détecter la cible. L'étude inclura des tests de biocompatibilité, ainsi qu'une comparaison avec les méthodes actuelles de dosage du cortisol sérique par immuno-essai.

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Compact, wearable medical devices, by offering autonomous and continuous monitoring of biomarkers, open the way to precise monitoring of pathologies outside of care centers and to a personalized therapeutic approach. The thesis project aims to develop wearable sensors based on microneedles (MNs) made of biomaterials for the minimally invasive detection of cortisol in the interstitial fluid (ISF) of the skin. Cortisol is one of the important biomarkers of physical and psychological stress, and is linked to the development of chronic diseases. ISF, a very rich source of biomarkers, offers an alternative to blood as a minimally invasive biofluid for cortisol quantification, and can be continuously analyzed by microneedle devices. Thus, swelling microneedles made of crosslinked biopolymer hydrogel have been developed at CEA-Leti over the last three years for ISF collection and analysis. The objective of the project will be to functionalize the hydrogel with a cortisol-sensitive aptamer molecular beacon, whose fluorescence will be activated in the specific presence of this metabolite, drawing on the expertise of the DPM NOVA team. Wearable optical sensors based on cortisol-sensitive MN patches will be designed, exploring two configurations: MN patches entirely made of hydrogel, and hybrid MN patches comprising an optical waveguide biopolymer and a cortisol-sensitive hydrogel coating. Different needle/waveguide shapes will be explored to optimize the fluorescence detection performance of the biosensors. The ability of the devices to puncture a skin model, sample artificial ISF, and detect the target will also be evaluated. The study will include biocompatibility tests, as well as a comparison with current methods for measuring serum cortisol by immunoassay.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Technologies pour l'Innovation en Santé (LETI)
Service : SErvice des Microsystèmes pour l'Intéraction avec le Vivant
Laboratoire : Laboratoire Matériaux pour les Capteurs et la Délivrance
Date de début souhaitée : 01-10-2025
Ecole doctorale : Chimie et Sciences du Vivant (EDCSV)
Directeur de thèse : Chovelon Benoit
Organisme : Université Grenoble Alpes
Laboratoire : Département de Pharmacochimie Moléculaire (UMR 5063). Equipe NOVA.

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département des Technologies pour l'Innovation en Santé (LETI)
Service : SErvice des Microsystèmes pour l'Intéraction avec le Vivant

master 2 dans le domaine de la chimie analytique, ou des biotechnologies, ou des polymères. Appétance pour un travail fortement multidisciplinaire et applications santé. niveau B1 ou plus en anglais.