GDR Micro Nano Fluidique

Offres d'emploi

POSTDOC Alteration of the microcirculation of red blood cells for two major genetic diseases

Déposé le : 13/01/2015

Détail

Two of the most important genetic diseases of red blood cells (RBCs), namely sickle cell anemia – a very handicapping and the most prevalent generic disease in the world- and hereditary spherocytosis are both characterized by an increase in the cell rigidity The resulting lack of deformability occurs either because of the formation of rigid fibers of haemoglobin S in the cytoplasm or via changes in membrane proteins which in turn alter the cytoskeleton resulting in a spherical cell shape. These changes result in problems of circulation of RBCs in narrow capillaries and through the thin slits of splenic sinusoids- situations where the RBCs may be subject to very strong deformations. In spite of a lot of work on blood flow, the role of the deformation parameters, that is to say, the mechanical properties of RBCs that govern their behavior in micro-flow, is poorly understood.

In this project, we tackle the challenge of understanding the dynamics of RBCs in the microcirculation in the context of sickle cell anemia and hereditary spherocytosis. We shall develop a combination of micro and nano techniques and in vitro approaches to study the mechanical properties of the pathological RBCs, as well as their individual and collective dynamics in biomimetic microflows.

The postdoc will work on the development of complex Micro/Nano PDMS fluidic channels which will have specific topography and/or chemistry and will be involved in cell behavior measurements.

Hosting lab: Centre Interdisciplinaire de nanoscience de Marseille, CINaM,
France

Postdoc duration : 2 years
Starting time : As soon as possible

Project leader: Annie Viallat
Supervisor: Anne Charrier

For further questions and application, please contact Anne Charrier at
charrier@cinam.univ-mrs.fr


THÈSE Deux problèmes d’hydrodynamique: débitmètre oscillant, dynamique de gouttes dans des microcanaux.

Déposé le : 25/06/2014

Détail

Sur le plan fondamental, les travaux se font au MMN, et la question posée est de savoir pourquoi les microgouttes sont ralenties et se recentrent spontanément dans des microcanalux, avec des désaccords de plusieurs ordres de grandeur par rapport à la théorie; on exploite ce phénomène pour faire de l’assemblage colloidal, l’objectif étant de faire des nouveaux matériaux capables, par exemple, de piéger la lumière dans des cavités.
Sur le plan industriel, les travaux se font dans l’entreprise, et il s’agit d’étudier des phénomènes d’oscillation hydrodynamiques, permettant de concevoir un nouveau débitmètre pour applications médicales.Dans ce volet, il y aurait une partie expérimentation, et une partie modélisation numérique.

Thèse faisant l’objet d’une demande CIFRE.
Pour plus de renseignements contacter Stéphanie Le Lay sur stephanie.le-lay@espci.fr


THÈSE Sédimentation de particules en écoulement turbulent

Déposé le :

Détail

Laboratoire IUSTI–UMR 7343 CNRS–AixAMarseille Université
Directrice de thèse : Laurence Bergougnoux
Codirecteurs : G. Bouchet, E. Guazzelli
Spécialité : Mécanique et physique des fluides

Les écoulements de particules sont présents dans un grand nombre de processus naturels ou industriels. Les transports de sédiments dans les rivières et estuaires, de polluants dans l’atmosphère, la bioconvection du zooplancton, les courants de gravité et de turbidité près des rivages côtiers, les écoulements pyroclastiques lors d’éruptions volcaniques en sont quelques exemples dans le domaine de l’environnement. Dans l’industrie  les procédés impliquant des écoulements de particules sont très nombreux : réacteurs à lits fluidisés, traitement des eaux, industries agroalimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques. Dans tous ces exemples, la sédimentation des particules est un phénomène dominant, complexe et fascinant, qu’il est important de contrôler et de comprendre de façon fondamentale.

De  nombreuses  avancées  ont  été  réalisées  à  bas  nombres  de  Reynolds   sans  inertie  et  en particulier dans le Groupe Ecoulements de Particules  GEP du laboratoire IUSTI – UMR 7343 CNRS – AixWMarseille Université [6, 2, 3, 5]. Mais le régime inertiel et turbulent n’a reçu que peu d’attention, tant du côté expérimental  [1, 7] que du côté de la simulation numérique  [4]. Les quelques  travaux existants semblent suggérer une vitesse moyenne de sédimentation supérieure à la vitesse terminale de chute d’une particule et des régions plus concentrées dans les zones de faible vorticité. Mais cela reste à confirmer et une étude plus poussée de la structure de la suspension reste à faire.

Le sujet de  thèse que nous proposons se  focalise sur la compréhension des effets collectifs entre particules  sous  l’effet  de  la  gravité  en  régime  turbulent.  Il  s’agira  d’étudier  la  sédimentation  de particules isolées  sphère, sphéroïde, fibre…), de nuage de particules  goutte, jet), de suspension plus ou  moins  concentrée,  sur  un  écoulement  tourbillonnaire.  Dans  un  premier  temps,  cette  étude expérimentale sera menée sur un écoulement bidimensionnel généré par électroWconvection  forces de  Laplace).  L’écoulement  sera  caractérisé  par  des  techniques  de  PIV   Particle Image  Velocimetry) pour la partie  fluide, et par  PTV   Particle Tracking Velocimetry) pour le  suivi des particules  solides. Dans  un  second  temps,  nous  passerons  à  une  turbulence  tridimensionnelle  au  sein  d’un  canal  de sédimentation équipé d’une grille active.

Nous comptons aussi développer une approche numérique en collaboration avec Eckart Meiburg, Professeur au Department  of Mechanical Engineering  de  l’Université  de  Californie à Santa  Barbara des  liens existent  déjà entre  le IUSTI et  ce  département), Markus Uhlmann   Karlsruhe Institute  of Technology et avec Eric Climent, Professeur à l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse.

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[1] A. Aliseda, A. Cartelier, F. Hainaux and J. C. Lasheras, “Effect of preferential concentration on the settling velocity of heavy particles in homogeneous isotropic turbulence”, J. Fluid Mech. 468, 77 – 2002.

[2] L. Bergougnoux, S. Ghicini, E. Guazzelli, and E. J. Hinch, “Spreading fronts and fluctuations in sedimentation”, Phys. Fluids 15, 1875W1887  – 2003.

[3] L. Bergougnoux, E. Guazzelli, “NonWPoisson statistics of settling spheres”, Phys. Fluids 21 091701 – 2009.

[4] T. Bosse, L. Kleiser and E. Meiburg, “Small particles in homogeneous turbulence : Settling velocity enhancement by twoWway coupling”, Phys. Fluids 18, 027102  – 2006.

[5] D. Chehata Gomez, L. Bergougnoux, E. Guazzelli, and E. J. Hinch, “Fluctuations and stratification in sedimentation of dilute suspensions of spheres”, Phys. Fluids 21 093304  – 2009.

[6] É. Guazzelli, “Evolution of particleWvelocity correlations in sedimentation”, Phys. Fluids 13, 1537 – 2001.

[7] T. S. Yang and S. S. Shy, “The settling velocity of heavy particles in an aqueous nearWisotropic turbulence”, Phys. Fluids 15, 868  – 2003.

Débouchés : Recherche académique et industrielle

 


THÈSE Chip nanocalorimetry embedded into microfluidic devices for biomaterials

Déposé le : 20/06/2014

Détail

General framework:

A general paradigm of biology is that the function and the structure are intimately linked.
A particular protein has a given function because of its 3D shape. The possibility to predict the 3D shape of a particular amino acid sequence would allow building proteins with specific functions thus enabling the possibility to design very efficient drugs. Because of the intrinsic complexity of the amino acid interactions it has not yet been possible to predict or create proteins with predictable shapes and functions. Using DNA this is now possible such as illustrated in.
To design complex structures, potentially with biological and computing functions we need to characterize how the folding of these objects takes place. We propose to investigate the thermodynamic properties of these systems by developing an on-chip-nanocalorimeter that can be imbedded into innovative microfluidic devices.

[1] P. W. K. Rothemund, Nature, vol. 440, no. 7082, pp. 297–302, Mar. 2006.
[2] M. Langecker, V. Arnaut, et al. Science, vol. 338, no. 6109, pp. 932–936, 2012.

 

Exact topic:

Our approach is experimental and the candidate will develop a chip calorimeter based on ultrasensitive thermometry and innovative microfluidics based on parylene thin film. The thermal fluid management need to be developed in order to achieve the best resolution possible. This will reduce the cost of material synthesis and the experimental time. We target to achieve the detection of power of the order of the nW in volume of few microliters. Model systems like the complex CBS-CAII, DNA duplexes or enzymes and their substrates will be used to evaluate and compare the performances of the instrument with existing systems. The candidate will gain state of the art knowledge in microfabrication technologies, microfluidics, instrumentations, thermodynamics of small systems and DNA nanotech.

Interactions and collaborations:
This project is based on well recognized know how in ultimate calorimetry in the team. It is also based
on collaborations with collegues specialized in DNA nanotechnologies, in SCIB-INAC CEA Grenoble
with Dr. D. Gasparutto, LIMMS Tokyo (Japan) with Dr. Y. Rondelez, and LAAS Toulouse (France)
with Dr. A. Genot.
Formation / proficiencies:
We seek a candidate with a background in physics willing to realize innovative instrumental
developments. Knowledges in low noise electronics, microfluidics, microtechnologies, DNA nanotech
are a plus but are not required.
Start of the PhD: Fall 2014
Contact : Guillou Hervé and Olivier Bourgeois

Institut Néel – CNRS : 04 76 88 12 10 herve.guillou@neel.cnrs.fr ; olivier.bourgeois@neel.cnrs.fr
Plus d’informations sur : http://neel.cnrs.fr/spip.php?rubrique78


THÈSE Réalisation microfluidique d’une toupie acoustique pour le tri cellulaire

Déposé le : 04/06/2014

Détail

DRT : Sujet de thèse SL-DRT-14-0079

Domaine de recherche

Mécanique, énergétique, génie des procédés, génie civil / Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

Le DTBS a récemment mis en évidence la possibilité de faire tourner des micro particules (billes, cellules, bactéries…) au moyen d’ondes acoustiques ultrasonores en canal microfluidique. Ce phénomène, encore imparfaitement compris, est sensible au type cellulaire de la cible. En particulier en biologie, ce mécanisme pourrait permettre de sonder dynamiquement et avec différentes échelles de temps, la mécanique cellulaire.

En effet, il existe un lien avéré entre l’état mécanique d’une cellule, caracttérisé par son comportement visco-élastique et son état physiologique. En conséquence, un tel dispositif permettrait, au sein d’une population cellulaire donnée, d’identifier les cellules pathogènes ou non, et cela sans marquage spécifique, sans contact, et sans altération de la viabilité cellulaire.

Au cours de cette thèse, nous proposons de caractériser pleinement ce phénomène dans le but de réaliser un véritable trieur cellulaire (en taille et en élasticité) à la fois non intrusif et permettant de cribler rapidement de larges populations cellulaires à des fins médicales.

Nous rapprocherons cette technique de son analogue électrique (« électrorotation ») afin d’étudier comment ces deux techniques peuvent être implémentées sur une même puce fluidique dans le but de remonter à la fois aux caractéristiques mécaniques et électriques des cellules.

Cette thèse très pluridisciplinaire est à forte dominante expérimentale, avec un volet théorique indispensable.

Formation niveau Master recommandé

Master 2 Recherche avec formation généraliste.

Informations pratiques

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)
Service Bio-System on Chip
Laboratoire Biologie et Architecture Microfluidiques
Centre : Grenoble
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2014

Personne à contacter par le candidat

Cedric POULAIN
CEA / DRT/DTBS/SBSC/LBAM
CEA Grenoble
Téléphone : 04 38 78 15 08

Université / Ecole doctorale

Paris 6 Pierre-et-Marie-Curie
Sciences Mécaniques, Acoustique et Electronique et Robotique de Paris (SMAE) – Paris VI –

Directeur de thèse

Régis WUNENBURGER
Ecole Normale Supérieure de Cachan / UPMC: http://www.dalembert.upmc.fr/fcih/index.php
Institut Jean le Rond d’Alembert
Université Pierre et Marie Curie
Boîte162, Tour 55-65,
4 place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05.