Biocapteurs à base de SiC pour la détection électrique de neurotransmetteurs et d'hormones // SiC-Based Sensing Devices for the Electrical Detection of Neurotransmitters and Hormones

Ce projet de doctorat vise à développer des plateformes de biodétection à base de SiC et des procédés optimisés de fonctionnalisation de surface pour la détection en temps réel des neurotransmetteurs liés au « bien-être » et des hormones du stress, tout en améliorant la longévité des implants neuronaux.

Plateforme 1 — Transistors à effet de champ à jonction sensible aux ions (ISJFET) en 4H-SiC
Cette plateforme se concentre sur des méthodes innovantes d'immobilisation d'éléments de bioreconnaissance sans recourir au greffage covalent classique. Des films de liquide ionique seront utilisés comme nouvelle matrice d'immobilisation pour cibler la dopamine, la sérotonine, l'ocytocine et le cortisol.
Objectifs :
1. Assurer l'adhérence et la stabilité à long terme (2 à 12 mois) des films de liquide ionique sur les surfaces en SiC.
2. Maintenir les molécules réceptrices confinées dans le film sans libération incontrôlée.
3. Démontrer des interactions moléculaires réversibles entre les récepteurs et les biomarqueurs.
4. Établir des courbes d'étalonnage précises des capteurs sur toute la gamme des concentrations physiologiques (10–100 nM).
Ces travaux contribueront au développement de technologies de biodétection portables et peu coûteuses, un défi majeur pour les futurs systèmes de santé.

Plateforme 2 — Cellules de détection électriques à base de SiC
Cette plateforme s'attaque aux deux principaux mécanismes de dégradation rencontrés dans les implants neuronaux.
Stabilité abiotique :
Développement d'électrodes minces, souples et entièrement en SiC pour surmonter les problèmes de délamination et de corrosion.
Stabilité biotique :
Intégration de ces électrodes à l'intérieur de matrices de collagène poreuses microfabriquées (PCS) afin de minimiser l'inflammation et d'améliorer l'intégration tissulaire à long terme.
Objectifs :
1. Fabriquer des réseaux d'électrodes entièrement en SiC, rigides et flexibles.
2. Développer une méthode fiable pour intégrer des électrodes en SiC dans des matrices de collagène.
3. Évaluer la biocompatibilité, la cytotoxicité et la fiabilité mécanique à long terme.
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The doctoral project seeks to develop SiC-based biosensing platforms and optimized surface functionalization processes for real-time detection of “well-being” neurotransmitters and stress hormones, while simultaneously improving the longevity of neural implants.

Platform 1 — 4H-SiC Ion-Sensitive Junction FETs (ISJFETs)
This platform focuses on innovative methods for immobilizing biorecognition elements without relying on classical covalent grafting. Ionic-liquid films will be used as a new immobilization matrix to target dopamine, serotonin, oxytocin, and cortisol.
Objectives:
1. Ensure long-term adhesion and stability (2–12 months) of ionic-liquid films on SiC surfaces.
2. Maintain receptor molecules confined in the film without uncontrolled release.
3. Demonstrate reversible molecular interactions between receptors and biomarkers.
4. Establish accurate sensor calibration curves across physiological concentration ranges (10–100 nM).
This work will contribute to the development of portable and low-cost biosensing technologies, a major challenge for future healthcare systems.

Platform 2 — SiC-based Electric Detection Cells
This platform addresses the two primary degradation mechanisms encountered in neural implants.
Abiotic stability:
Development of thin, flexible, all-SiC electrodes to overcome delamination and corrosion issues.
Biotic stability:
Integration of these electrodes inside microfabricated porous collagen scaffolds (PCS) to minimize inflammation and improve long-term tissue integration.
Objectives:
1. Fabricate rigid and flexible all-SiC electrode arrays.
2. Develop a reliable method for embedding SiC electrodes within collagen scaffolds.
3. Evaluate long-term biocompatibility, cytotoxicity, and mechanical reliability.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral

Université Grenoble Alpes

220 EEATS - Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal

Le.la candidat.e est diplômé d'un diplôme d'ingénieur ou d'un Master of Sciences. Un stage de recherche en salle blanche ou en test invivo serait un plus. Un très bon niveau d'anglais, écrit et oral, est exigé afin de mener à bien le travail de bibliographie, de rédiger des articles scientifiqueset de présenter ses résultats à la communauté internationale, notamment dans le cadre de conférences scientifiques.
The candidate has to hold an engineering degree or a Master of Science degree. A research internship in the field of clean roomtechnology and if possible, in vivo testing would be an advantage. A very good level of written and oral English is required in order to successfully complete the bibliography, write scientific articles, andpresent results to the international community, particularly at scientific conferences.