Développement d’un système d’analyse par nanopore solide intégré // Development of an integrated solid state nanopore analysis system

L’identification d’objets biologiques d’intérêt (ADN, ARN, protéines…) est rarement possible sur le terrain car elle demande des équipements encombrants, sensibles et/ou basés sur des consommables spécifiques difficiles d’accès ou de conservation. Pour se libérer de ces contraintes nous souhaitons développer une plateforme basée sur la technologie des nanopores solides qui pourrait s’adapter à de nombreux analytes de manière portable et agnostique.
On obtient un nanopore en perçant un trou nanométrique dans une membrane ultrafine de diélectrique grâce à un faisceau d’électrons par exemple. En exposant chaque face de cette membrane à un électrolyte et en appliquant une différence de potentiel de part et d’autre du pore on peut y faire passer un courant ionique mesurable. Quand une particule vient à passer à travers le pore elle modifie ce courant ionique ce qui nous donne des indications sur sa taille, sa charge, sa conformation.
Pour obtenir des résultats fiables avec cette technique il faut pouvoir contrôler chaque élément intervenant dans l’obtention du signal : le diélectrique et le nanopore ; le circuit électronique d’acquisition de ces signaux ; le circuit d’intégration fluidique et le programme d’interprétation des traces de courant. En partant du système le plus simple possible, le candidat devra faire avancer ces différentes thématiques, dans le cadre du séquençage de protéines, en s’appuyant sur les expertises au sein du Leti comme du laboratoire du Lambe.
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The identification of biological material (DNA, RNA, proteins,…) is generally done thanks to cumbersome lab equipment and/or rely on ultra-specific and proprietary sensitive reagents. We aim to develop a new platform based on the solid-state nanopore technology which could produce label-free results on field.
One way to pierce a nanopore in an ultra-fine dielectric membrane is to use an electron beam. An ion current is obtained when placing this pierced membrane in-between two insulated reservoirs filled with electrolytes and applying a low voltage. A particle going through the pore modifies this ionic current giving us information on its size, charge or conformation.
For this technique to yield the best results we need control over each bit of the platform: the dielectric assembly and nanopore within; the high speed and precision electronic apparatus to measure ionic current; the fluidic integration and even the algorithm responsible for deciphering the current trace. Starting from the simplest setup possible, the PhD candidate will have to push forward every aspect of this ambitious project, aiming for protein sequencing, relying on the multiple expertise of the Leti and the Lambe laboratory.
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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 Systèmes Microfluidiques et Bio-Ingénierie
Date de début souhaitée : 01-07-2026
Ecole doctorale : Ingénierie - Matériaux - Environnement - Energétique - Procédés - Production (IMEP2)
Directeur de thèse : ROUX Jean-Maxime
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DTIS//LSMB
URL : https://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti
URL : https://www.lambe.univ-evry.fr/lambe.html

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

Ingénieur/Master en microfabrication, microfluidique ou électronique