Eco-conception de films épais à base de chitosane : de la formulation à la mise en forme pour les laboratoires sur puce // Eco-design of thick films based on chitosan: from formulation to fabrication for lab-on-a-chip (LOC) applications

Les laboratoires sur puce (LOC) sont des dispositifs miniaturisés principalement fabriqués à partir de polymères pétro-sourcés, qui trouvent des applications dans divers domaines (chimie, santé, alimentation et environnement). Ils sont souvent à un usage unique ce qui induit des coûts environnementaux liés à la fois à leur fabrication et à leur élimination. Dans le contexte actuel de changements climatiques, il devient urgent de proposer de nouveaux procédés de fabrication respectueux de l'environnement basés sur des matériaux biosourcés. Nous avons récemment développé à l'INL, en collaboration avec l'IMP, un procédé permettant de fabriquer les premiers LOC en chitosane, un polysaccharide dérivé de la chitine produit à partir des déchets générés par l'industrie des produits de la mer. Les enjeux de cette thèse sont donc de lever les verrous technologiques restant sur la fabrication de LOC en chitosane et d'explorer l'utilisation d'autres biopolymères (dextran, alginate) afin de proposer une filière de fabrication entièrement éco-responsable. Il s'agira d'optimiser la formulation et le procédé de fabrication des films épais de biopolymère, d'étudier la microstructuration de ces films à l'aide d'un laser femtoseconde afin d'intégrer différentes fonctions (séparation, tri, concentration, capture, détection) mais aussi de modifier les propriétés de surface des films pour permettre le scellement du LOC. En parallèle, une analyse du cycle de vie de l'ensemble du procédé depuis l'obtention des films jusqu'à l'élimination/recyclage des LOC fabriqués sera mise en oeuvre afin d'orienter les choix technologiques.
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Lab-on-a-chip (LOC) devices are miniaturized devices primarily made from petroleum-based polymers, which find applications in various fields (chemistry, healthcare, food, and the environment). They are often single-use, which results in environmental costs associated with both their manufacture and disposal. In the current context of climate change, there is an urgent need to develop new, environmentally friendly manufacturing processes based on bio-based materials. We have recently developed at INL, in collaboration with IMP, a process for manufacturing the first LOCs made of chitosan, a polysaccharide derived from chitin produced from waste generated by the seafood industry. The objectives of this thesis are therefore to overcome the remaining technological barriers to the manufacture of chitosan-based LOCs and to explore the use of other biopolymers (dextran, alginate) in order to propose a fully eco-friendly manufacturing process. This will involve optimizing the formulation and manufacturing process for thick biopolymer films, studying the microstructure of these films using a femtosecond laser to integrate various functions (separation, sorting, concentration, capture, detection), and modifying the surface properties of the films to enable sealing of the LOC. At the same time, a life-cycle analysis of the entire process—from the production of the films to the disposal or recycling of the manufactured LOCs—will be conducted to guide technological decisions.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Financement d'un établissement public Français

Ecole Centrale de Lyon

160 EEA - Electronique, Electrotechnique, Automatique de Lyon

Nous recherchons des candidats enthousiastes et curieux, dotés d'une certaine autonomie et fortement motivés pour travailler dans un environnement pluridisciplinaire. Le candidat devra être titulaire d'un master ou d'un diplôme équivalent (diplôme d'ingénieur) en micro-nanotechnologies, en chimie physique des interfaces et/ou en science des matériaux. Une expérience ou un intérêt particulier pour la microfluidique serait apprécié. De plus, il/elle doit faire preuve d'un vif intérêt pour la recherche expérimentale et le travail en équipe. Le/la candidat(e) devra être capable de restituer des informations et les résultats obtenus. De bonnes compétences en expression orale et écrite en français et en anglais sont requises.
We are seeking for enthusiastic and curious candidates with a certain autonomy, highly motivated to work in a pluridisciplinary environment. The candidate will have completed a Master degree or equivalent (engineering diploma) in micro-nanotechnologies, physical chemistry of interfaces and/or materials science. Experience or a particular interest in microfluidics would be appreciated. In addition, he/she must demonstrate a strong interest for experimental research and teamwork. The candidate will have capacity to restitute information and obtained results. Qualities in oral and written redaction in French and in English are expected.