Ce projet vise à développer un nouveau concept en science de la séparation et un nouveau système appelé magnéto-électrographie 2D à l’échelle microscopique (2D-ME). Ce concept permettra deux dimensions de migration orthogonale simultanées dans le même microcanal : l’électrophorèse capillaire (EC) sous un champ électrique élevé et la magnétophorèse sous un puissant gradient de champ magnétique. Ce nouveau concept devrait être mieux adapté à la caractérisation de la taille, de la charge et de la forme des nano-objets (par exemple, les nanoparticules fonctionnalisées).

Les nanoparticules (NP), y compris les nanoparticules magnétiques (MNP), jouent un rôle important dans le diagnostic, les systèmes d’administration de médicaments et la nanomédecine. En particulier pour les MNP, la taille est également un paramètre clé lors de leur utilisation comme agents de contraste en imagerie par résonance magnétique ou en radiosensibilisation tumorale, pour l’hyperthermie magnétique dédiée à l’administration de médicaments thermosensibles ou au traitement du cancer [1]. Pour chaque famille de PMN, il y a souvent une coexistence de diverses sous-populations et interférences (en particulier dans les fluides biologiques) avec des propriétés physiques qui se chevauchent, ce qui rend difficile leur séparation et leur caractérisation fines. Cela nécessite des méthodes qualifiées pour bien séparer leurs sous-populations et les caractériser, afin d’améliorer leur synthèse pour obtenir la qualité souhaitée des MNP, ce qui est obligatoire pour les applications biomédicales et les systèmes d’administration de médicaments.

Récemment, une attention particulière a été accordée aux MNP anisotropes aux formes allongées telles que les nanotiges ou les nanochaînes, car ils présentent des propriétés magnétiques améliorées pour l’imagerie par résonance magnétique et l’hyperthermie magnétique par rapport à leurs homologues sphériques [2]. Ces MNP anisotropes se caractérisent également par un temps de circulation sanguine plus long et une rétention prolongée dans les sites tumoraux par rapport aux NP sphériques, ainsi qu’une meilleure interaction avec les cellules grâce à leur forme cylindrique. Il est cependant très difficile de séparer et de caractériser les NP anisotropes à l’aide d’approches de séparation conventionnelles.

À partir de ce besoin urgent, le premier prototype 2D-ME à être développé au format microfluidique sera utilisé pour la caractérisation de la charge, de la taille et de la forme résolues de MNP sphériques et de nanotiges servant de vecteurs de médicaments innovants. 2D-ME explorera et contrôlera également l’hétérogénéité nanométrique ainsi que leurs interactions avec les biomolécules (par exemple, les protéines sanguines) afin d’améliorer la synthèse des NPs et la qualité de la nanomédecine.

Méthode et tâches

Ce projet interdisciplinaire couvre la microfluidique, l’instrumentation, la chimie (bio)analytique et les nanosciences. Ce projet s’appuiera sur l’expertise complémentaire des partenaires de l’Institut Néel (pour la modélisation de la conception de champs magnétiques et le partenariat de micro-aimants) et de l’équipe Colloïdes Inorganiques du laboratoire Physico-chimie des Electrolytes et Nanosystèmes InterfaciauX (PHENIX, Sorbonne université, pour la synthèse et la caractérisation de nanoparticules magnétiques).

Le doctorant développera le système 2D-ME et les protocoles de pré-concentration, de séparation et de caractérisation des MNP sphériques sur mesure synthétisés par PHENIX. Le système 2D-ME au format microfluidique sera développé, avec le fort soutien de notre groupe en instrumentation microfluidique et électrocinétique sur mesure [3, 4]. Le doctorant partira du nouveau dispositif d’électrophorèse capillaire microfluidique qui a été développé en 2024 dans le laboratoire hôte.

Le doctorant, en étroite collaboration avec l’Institut Néel, tentera de proposer différentes façons de combiner les champs magnétiques et électriques dans un microcanal pour réaliser des EM-2D de MNP standards. Le doctorant démontrera ensuite l’applicabilité du système et de la méthodologie développés pour la séparation des nanobâtonnets magnétiques fournis par PHENIX et le suivi de leur interaction avec les protéines plasmatiques humaines afin d’évaluer leur comportement dans des conditions biologiques.

Funding category: Financement public/privé



PHD Country: France