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Encapsulation multicouche de cellules par un dispositif de centrifugation

Biotechnologie, biophotonique Défis technologiques Sciences pour l’ingénieur Technologies pour la santé et l’environnement, dispositifs médicaux

Résumé du sujet

L’encapsulation de cellules dans des bio-polymères est un domaine en pleine expansion pour la bioproduction (maturation d’organoïdes ou sphéroïdes, criblage de médicaments, thérapies cellulaires et la bio-ingénierie). Cette thèse s’inscrit dans ces domaines d’application à travers l’encapsulation multicouche de cellules dans des biopolymères à large gamme de viscosité.
La couche interne (cœur) offre un environnement plus favorable à la maturation et survie des cellules ou organoïdes et la couche externe assure une protection (coque) mécanique et une barrière filtrante contre les agents pathogènes. Chargée d’agents biologiques sélectionnés, elle permet une interaction contrôlée avec les cellules du cœur de la capsule.
L’objectif de cette thèse est de développer une buse d’éjection innovante pour former des microcapsules multicouches à haute fréquence, par force centrifuge, en utilisant une centrifugeuse de laboratoire.
Cette nouvelle thèse s’inscrit dans la continuité d’une thèse terminée en 2023 qui a permis d’étudier, de caractériser en détails et de développer un modèle prédictif pour la génération de microcapsules monocouches uniquement par force centrifuge.
Les mécanismes de formation et d’éjection des capsules multicouches sont complexes. Ils font intervenir les propriétés rhéologiques du bio-polymère, la force centrifuge, la tension de surface et les interfaces. L’architecture de la buse d’éjection devra prendre en compte ces propriétés. Un premier volet de cette thèse sera de mieux comprendre les mécanismes de formation multicouche et d’éjection des microcapsules en fonction de la géométrie de la buse d’éjection sélectionné et ainsi pouvoir prédire et contrôler cette formation en fonction des propriétés rhéologiques du/des bio-polymère(s). Un second volet sera le développement d’un système automatisé permettant la production aseptique des capsules. Enfin, une validation biologique permettra de valider la technologie développée. Pour répondre aux objectifs de ce sujet d’étude, le candidat devra dans un premier temps mener une étude analytique et numérique, dessiner les buses d’éjection et s’appuyer sur le savoir-faire du laboratoire pour les fabriquer. Il fera des tests fluidiques sur des maquettes et optimiser le design afin de concevoir et tester un prototype de formation de microcapsules.
Le candidat doit avoir une formation en physique, en ingénierie et en mécanique des fluides avec un talent particulier pour les approches expérimentales. Une première expérience en microfluidique / biologie serait un atout.

Laboratoire

Département des Technologies pour l'Innovation en Santé (LETI)
SErvice des Microsystèmes pour l'Intéraction avec le Vivant
Laboratoire Systèmes Microfluidiques et Bio-Ingénierie
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