TRAPPING AND MANIPULATION OF BIOLOGICAL OBJECTS BY OPTICAL WAVEGUIDES.
PIEGEAGE ET MANIPULATION D'OBJETS BIOLOGIQUES PAR GUIDES D'ONDES OPTIQUES
Résumé
The trapping and the manipulation of objects on the surface of a waveguide is an interesting approach, which makes it possible to consider new developments in the field of the integrated microsystems. But the development of such devices, was until now limited by weak performances of trapping and propulsion but also by difficulties of understanding and
controlling the physical phenomena in an experiment. These technological and experimental key points had prevented the demonstration of the manipulation of biological objects, like cells, on these structures. The use of optical waveguides created by different technologies thus allowed us to judge in experiments the forces and weaknesses of each technology and to determine the best conditions for a biological experiment. In particular, the use of silicon nitride guides allowed
a significant improvement of the performances of trapping and manipulation of particles on these structures.
This has thus allowed us to develop an optical propulsion demonstrator and to apply this technology with objects of higher mass or size than previously reported and in other scientific fields, like chemistry or biology. We carried out the first experimental demonstration to our knowledge of the propulsion of biological objects by evanescent waves. In particular, we carried out experiments of cellular sorting of subpopulations in a mixture. This shows the capacity to
carry out, on a small surface, simple biological experiments thanks to such devices and reinforces the hope of using such a technique in a lab-on-chip approach.
controlling the physical phenomena in an experiment. These technological and experimental key points had prevented the demonstration of the manipulation of biological objects, like cells, on these structures. The use of optical waveguides created by different technologies thus allowed us to judge in experiments the forces and weaknesses of each technology and to determine the best conditions for a biological experiment. In particular, the use of silicon nitride guides allowed
a significant improvement of the performances of trapping and manipulation of particles on these structures.
This has thus allowed us to develop an optical propulsion demonstrator and to apply this technology with objects of higher mass or size than previously reported and in other scientific fields, like chemistry or biology. We carried out the first experimental demonstration to our knowledge of the propulsion of biological objects by evanescent waves. In particular, we carried out experiments of cellular sorting of subpopulations in a mixture. This shows the capacity to
carry out, on a small surface, simple biological experiments thanks to such devices and reinforces the hope of using such a technique in a lab-on-chip approach.
Le piégeage et la manipulation d'objets à la surface d'un guide d'onde est une approche intéressante, qui permet d'envisager des développements nouveaux dans le domaine des microsystèmes intégrés. Mais la mise au point de tels dispositifs, était jusqu'à maintenant limitée par la difficulté à comprendre et à maîtriser les phénomènes physiques mis en jeu dans une expérience. Ces points-clé empêchaient la démonstration de la manipulation d'objets biologiques, comme des cellules, sur ces structures. L'utilisation de guides d'ondes optiques représentatifs de technologies de fabrication différentes nous a ainsi permis de juger expérimentalement des forces et des faiblesses propres à chaque technologie et déterminer les conditions les plus favorables en vue d'un déplacement de matériel biologique. L'utilisation de guides en nitrure de silicium a permis une amélioration significative des performances de piégeage et de manipulation de particules sur ces structures.
Ceci nous a ainsi permis de réaliser un démonstrateur de propulsion optique et a rendu possible l'application de cette technologie à des objets de masse ou de taille supérieures ainsi qu'à d'autres domaines scientifiques, comme la chimie ou la biologie. Nous avons effectué la première démonstration expérimentale à notre connaissance de la propulsion d'objets biologiques par ondes évanescentes. En particulier, nous avons réalisé des expériences de tri cellulaire de sous-populations dans un mélange. Ceci démontre la capacité à réaliser, sur une faible surface, des expériences biologiques simples grâce à de tels dispositifs et renforce l'espoir d'utiliser une telle technique dans une approche de type laboratoire-sur-puce.
Ceci nous a ainsi permis de réaliser un démonstrateur de propulsion optique et a rendu possible l'application de cette technologie à des objets de masse ou de taille supérieures ainsi qu'à d'autres domaines scientifiques, comme la chimie ou la biologie. Nous avons effectué la première démonstration expérimentale à notre connaissance de la propulsion d'objets biologiques par ondes évanescentes. En particulier, nous avons réalisé des expériences de tri cellulaire de sous-populations dans un mélange. Ceci démontre la capacité à réaliser, sur une faible surface, des expériences biologiques simples grâce à de tels dispositifs et renforce l'espoir d'utiliser une telle technique dans une approche de type laboratoire-sur-puce.
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