Projet ANR-11-JS03-0002 – NOMAD : Nanonageurs pour la Médecine et le Diagnostic
Programme : JCJC - SIMI 3 - Matériels et logiciels pour les systèmes et les communications (JCJC SIMI 3)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Gilgueng Hwang (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR OUEST ET NORD)
Partenaires : Laboratoire de Psychologie et Neurocognition
Montant : 323565.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 40 mois
Résumé : Nanonageurs pour la Médecine et le DiagnosticNanoswimmers in microfluidics studies the design, wireless propulsions, swimming performance characterizations, contact/non-contact manipulation strategies to demonstrate their feasibility toward lab-on-a-chip biologic applications.
Development of radio-controlled micro/nanoswimmers inside microfluidic devicesThe aim of this proposal is to propose the most efficient and controlled microswimmers with radio controlled therapy function like drug delivery. The swimming performance and colloidal cargo transport function of microswimmers will be evaluated inside smart microfluidic control platform. A final experiment of delivering and mixing colloids by microswimmers inside microfluidic environment will simulate their future in vivo and lab-on-a-chip applications.
Development of micro/nanoswimmers embedded lab-on-a-chip devicesWe propose micro/nanoswimmers embedded lab-on-a-chip devices. The proposed micro/nanoswimmers will have the functions of efficient and controlled remote propulsions, wireless triggered physical manipulations such as tweezing. Finally we will demonstrate the colloidal cargo transport between microfluidic channels by the proposed micro/nanoswimmers.
Résumé de la soumission : les micronageurs ont le potentiel de révolutionner de nombreux aspects de la médecine. Ces dispositifs sans fil à propulsion contrôlée vont rendre possible de nouvelles procédures thérapeutiques et de diagnostic qui seront moins invasives et qui n'étaient pas possibles auparavant. Dans ce projet, des micronageurs radiopilotés serviront de véhicule de transport de matière colloïdale au sein d'un dispositif microfluidique pour des applications biomédicales telles que l'administration ciblée de médicaments et l'hyperthermie. Ce projet vise à développer deux aspects importants des micronageurs et à montrer leur faisabilité vers des applications médicales futures. les micronageurs bioinspirés, qui pourront nager de manière efficace dans des liquides à faible nombre de Reynolds circulant dans des canaux microfluidiques, seront fabriqués à partir d'une technologies III-V maitrisée au laboratoire LPN. Nous proposons plusieurs conceptions originales qui devraient permettre d'améliorer la performance de nage des nageurs, en optimisant les paramètres électrocinétiques et la fonction hydrodynamique. Ces micronageurs nouvellement conçus avec une haute mobilité seront caractérisés à l'intérieur de puces microfluidiques sur un banc expérimental existant au LPN. En plus de la performance de nage, il est inévitable d'avoir la capacité d'interagir avec l'environnement physique par des commandes à distance. Pour tester la faisabilité de la biomanipulation ciblée comme la livraison de drogue par exemple, les micronageurs auront aussi la capacité à se remplir de colloïdes pour ensuite les libérer par commande à distance par fréquence radio. Enfin, le micronageurs développés seront testés à l'intérieur d'un dispositif microfluidique pour démontrer le transport de solution colloïdale qui permettra de simuler in vitro l'administration de médicaments tel qu'on aimerait le faire in vivo. Le développement proposé a pour but de prouver l'administration de médicaments radiocontrôlés par des nageurs ce qui devrait ouvrir un grand nombre d'applications pour la thérapie ou le diagnostic biomédical en laboratoire sur puce.
Résultats : - Fastest 3-D helical nanobelts (HNBs) swimmers (24 times body length per second).
- Fastest microswimmer (3.6 ms in 2 mm dash test, previous world record 15 ms).
- Wireless colloidal cargo transport triggered by rotating frequency of microswimmer
- Large range wireless manipulator by microswimmer. 
- Microfluidic mixers and pumps powered by microswimmers.
Perspectives : The developed micro/nanoswimmers are promising as, 
- Mobile physical manipulator in lab-on-a-chip
- Drug delivery vehicle
Publications et brevets : 3 International Journal papers (Int. J. Robotics Research, IEEE Trans. Robotics and Automation, IEEE Robotics and Automation Magazine) and 8 International peer reviewed conference proceedings (IEEE ICRA 2012, MNE 2011, IEEE-NEMS 2012, MicroTas 2012 including the submitted paper)