Brevet FR3116006A1 — publié le 20220513

Un procédé de fabrication d’une puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) comprend la fourniture d’une matrice (10) formée dans un matériau support solide dans lequel a été formé au moins un trou (11) traversant et d’au moins une pastille (3), découpée dans une feuille (6) de matériau d’analyse solide et poreux ; l’insertion de l’au moins une pastille (3) dans l’au moins un trou traversant (11) de la matrice (10) par translation de la pastille (3) suivant la direction normale aux surfaces inférieure et supérieure de la matrice (10) ; l’assemblage mécanique à une température inférieure aux températures de fusion des matériaux support et d’analyse au moyen d’une force pressante normale à la surface supérieure de la matrice. Figure pour l’abrégé : figure 4a Procédé de fabrication d’une puce d’analyse et puce d’analyse DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention se rapporte au domaine des analyses biologiques, notamment des analyses biochimiques. Plus précisément, l’invention se rapporte à un procédé de fabrication de puces filtrantes, pouvant éventuellement être fonctionnalisées pour réaliser des analyses biologiques. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Dans le domaine des analyses biologiques, il est connu d’utiliser des puces à protéines (« protein microarrays ») pour étudier l’activité biochimique des protéines. Dans de telles puces, une bibliothèque d’anticorps ou de fragments protéiques (« sondes ») - voire de protéines entières - est disposée sur une matrice telle qu’une lame en verre. Dans ce cas, un seul et même échantillon est testé sur l’ensemble des sondes déposées sur la matrice. Des dispositifs d’analyses biologiques permettant l’analyse en parallèle de plusieurs échantillons ont aussi été développés. Le document WO2014/053237 est un exemple dans lequel un dispositif miniaturisé permet une analyse de plusieurs échantillons biologiques simultanément (analyse « en multiplex »). Chaque échantillon peut de plus être exposé à plusieurs sondes différentes successivement. Autrement dit, le dispositif permet une analyse de type « analyse 3D ». Le dispositif décrit par ce document comprend une pluralité de canaux, dans chacun desquels peut être injecté un échantillon en phase liquide indépendamment des autres canaux. Chaque canal peut être formé de plusieurs portions tubulaires. Entre deux portions successives est insérée une zone d’analyse approximativement cylindrique formée dans une matrice appropriée. Les zones d’analyse peuvent notamment être formées dans une matrice plane en nitrocellulose dont toute la surface sauf les zones d’analyse est rendue hydrophobe par une imprégnation de cire. Les zones d’analyse peuvent être simplement constituées de nitrocellulose non traitée, de sorte qu’elles constituent des zones de filtration, ou bien de nitrocellulose fonctionnalisée par exemple au moyen d’une molécule sonde. L’opération d’imprégnation avec de la cire permet de délimiter les zones d’analyse, mais aussi de limiter la diffusion latérale à l’intérieur de la matrice (c’est-à-dire hors d’une zone d’analyse donnée vers les autres zones d’analyse voisines) des molécules d’intérêt (molécules sondes ou molécules d’un échantillon). Pour cette opération d’imprégnation, un procédé d’impression à encre solide est mis en œuvre, de façon à déposer sur la matrice une couche de cire dans les zones qui doivent être rendues hydrophobes. A l’issue de l’impression, la matrice est chauffée à une température supérieure à la température de fusion de la cire utilisée, puis refroidie, de façon à ce que la cire diffuse latéralement et en profondeur, dans l’épaisseur de la matrice, de manière à limiter sa diffusion ultérieure indésirable vers les zones d’analyse. Cependant, un tel procédé ne permet pas de contrôler finement le volume d’une zone d’analyse donnée ni la forme de la surface qui délimite ce volume, comme le montrent les figures présentées dans ce document. En particulier, la circonférence de la surface supérieure d’un site de test varie d’un site à l’autre et n’est en général pas circulaire, de sorte que, dans la direction de l’écoulement, la section de la zone d’analyse n’est pas précisément identique à la section intérieure du canal dans laquelle la zone d’analyse doit être insérée. En conséquence, la précision d’un tel dispositif est limitée du fait du procédé de fabrication utilisé pour former les zones d’analyse,et de manière concomitante, la limite de quantification reste trop élevée pour certaines analyses biologiques dans lesquelles les concentrations mises en jeu (ou leurs variations) sont particulièrement faibles. Le document US2004/0115707 divulgue quant à lui une unité d’analyse biochimique comprenant une plaque de base présentant une pluralité de trous remplis d’un matériau poreux et adsorbant de manière à former une pluralité de zones d’analyse. Le remplissage des trous peut être obtenu par laminage d’une feuille de matériau adsorbant sur la plaque de base préalablement percée. Lors du laminage, la feuille de matériau d’analyse est sollicitée de manière anisotrope du fait de l’effort de traction exercé dans la direction du laminage. Les propriétés du matériau adsorbant après insertion dans les trous sont donc anisotropes. Il est même possible que l’épaisseur du matériau adsorbant varie au sein d’un même trou. Par ailleurs, le laminage ne rompt pas la continuité de la feuille de matériau adsorbant. Le matériau adsorbant forme donc une surface continue entre deux canaux sous ou sur la plaque, comme cela peut-être observé sur la figure 2b du document US2004/0115707. Les molécules d’intérêt (de l’échantillon ou sondes) risquent donc de diffuser d’un canal 3 à l’autre du fait de cette continuité. La précision et la sensibilité d’une analyse quantitative effectuée avec une telle plaque sont donc limitées. Dans un autre mode de réalisation décrit par US2004/0115707, le matériau adsorbant peut être dissous dans un solvant. La solution obtenue est ensuite injectée dans les trous et le solvant évaporé. Cette technique d’injection en phase liquide ne permet pas non plus un contrôle précis de l’isotropie des propriétés de la zone de test, notamment parce que le flux d’air permettant l’évaporation du solvant est nécessairement directionnel. Par ailleurs, il peut rester des traces de solvant dans le matériau adsorbant, qui risquent d’interagir avec les molécules sondes ou à analyser. En outre, l’utilisation de solvants, notamment des solvants organiques dans le cas de la nitrocellulose, rend le procédé polluant. Enfin, la liaison entre le matériau adsorbant, une fois solidifié, et la plaque de base n’est pas assurée de manière certaine. La qualité de cette liaison dépend notamment des compositions chimiques du matériau adsorbant et de la plaque de base. La liaison entre une zone d’analyse donnée et la plaque peut donc s’avérer fragile. En cas de circulation forcée de liquide, au moyen d’un vide relatif, ces zones d’analyse risqueraient de se détacher et d’être entraînée par le liquide circulant. Il n’est donc pas possible de pratiquer une analyse avec circulation forcée de liquide à travers les zones d’analyse obtenues par ce mode de réalisation. D’autres procédés, mettant en œuvre différents produits chimiques ou une étape de chauffage ou une étape d’irradiation par exemple sont aussi décrits dans le document WO01/19502A2, après une première étape de laminage. Outre les inconvénients du laminage précédemment exposés, tous ces modes de réalisation présentent l’inconvénient d’entraîner des modifications physico-chimiques de la membrane filtrante qui altèrent ses propriétés essentielles pour l’analyse et donc la sensibilité et la précision de l’analyse. Dans la mesure où la composition chimique et la structure physique de la membrane sur laquelle est mise en œuvre l’analyse influent sur les performances de la méthode d’analyse, et notamment sur la limite de quantification de cette méthode, l’invention vise donc à proposer un procédé de fabrication d’une puce d’analyse biologique permettant de contrôler finement cette composition chimique et cette structure physique. En particulier, l’invention vise à proposer un procédé de fabrication d’une puce d’analyses à faible coût, ne nécessitant pas d’étape de traitement thermique, chimique ou d’irradiation pour la formation des sites de test dans la matrice (mis-à-part lors d’une éventuelle fonctionnalisation biochimique de ces sites postérieure ou antérieure à la formation des sites) et permettant de réaliser une analyse quantitative de précision et de sensibilité élevées et/ou une analyse biologique ou une simple filtration d’un échantillon liquide. Des modes de réalisation de l’invention seront décrits ci-dessous par référence aux dessins, décrits brièvement ci-dessous : représente un mode de réalisation d’une matrice support de puce d’analyse. représente une bande support dans laquelle trois pièces de base permettant de former chacune une matrice support viennent d’être découpées. représente une portion de matrice support au début du perçage d’un trou traversant, vue en coupe suivant un plan contenant l’axe de ce trou, suivant un mode de réalisation particulier. représente une portion de matrice support dans laquelle un trou traversant est en cours de perçage, vue en coupe suivant un plan contenant l’axe de ce trou, suivant un mode de réalisation particulier. représente une portion de matrice support, après perçage d’un trou traversant et au début d’une étape d’insertion d’une pastille de matériau d’analyse, vue en coupe suivant un plan contenant l’axe de ce trou, suivant un mode de réalisation particulier. représente une portion de matrice support en cours d’insertion d’une pastille de matériau d’analyse, vue en coupe suivant un plan contenant l’axe de ce trou, suivant un mode de réalisation particulier. représente une portion de matrice support à l’issue d’une étape d’insertion d’une pastille de matériau d’analyse, vue en coupe suivant un plan contenant l’axe de ce trou, suivant un mode de réalisation particulier. représente une vue en coupe de la même portion de matrice support que sur la au début de l’étape d’assemblage dans un mode de réalisation particulier. représente une vue en coupe de la même portion de matrice support que sur la au cours de l’étape d’assemblage dans un mode de réalisation particulier. représente une vue en coupe de la même portion de matrice support que sur la à l’issue de l’étape d’assemblage dans un mode de réalisation particulier. représente une vue de dessus d’un mode de réalisation d’une puce d’analyse. représente un dispositif d’analyse multiplexé comprenant deux puces d’analyse. Sur les dessins, des références identiques désignent des objets identiques ou similaires. représente en vue de dessus un mode de réalisation d’une matrice support de puce d’analyse, dans laquelle les trous traversants ont des formes différentes. présente une photographie obtenue avec une loupe binoculaire (Zeiss, modèle Stemi SV8) d’une puce d’analyse biologique 1 découpée suivant un plan orthogonal aux faces supérieure et inférieure de la puce et contenant un diamètre de la section circulaire d’un trou traversant cylindrique. reproduit une photographie d’une puce d’analyse obtenue avec un procédé de l’art antérieur mettant en œuvre une imprimante Xerox Solid Ink, le diamètre des pastilles d’analyse étant de l’ordre de 500 micromètres. présente une photographie de la puce d’analyse de la obtenue avec une loupe binoculaire (Zeiss, modèle Stemi SV8, grossissement x64). présente une photographie de la puce d’analyse de la obtenue avec une loupe binoculaire (Zeiss, modèle Stemi SV8, grossissement x64) obtenue par le procédé suivant l’invention, dans laquelle le matériau d’analyse est de la nitrocellulose, le matériau support du papier noir enduit de cire, le diamètre des pastilles d’analyse étant égal à 500 micromètres. présente une photographie d’une puce d’analyse obtenue avec une loupe binoculaire (Zeiss, modèle Stemi SV8, grossissement x64) obtenue par le procédé suivant l’invention, dans laquelle le matériau d’analyse est de la nitrocellulose, et le matériau support est du laiton, le diamètre des pastilles d’analyse étant égal à 500 micromètres. Procédé de fabrication d’une puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) comprenant : - on fournit une matrice (10) formée dans un matériau support solide, présentant une surface inférieure et une surface supérieure et dans laquelle a été formé au moins un trou (11) la traversant entre lesdites surfaces inférieure et supérieure; - on fournit au moins une pastille (3), découpée dans une feuille (6) de matériau d’analyse solide et poreux, ladite pastille présentant une surface inférieure et une surface supérieure, - on procède à l’insertion de l’au moins une pastille (3) dans l’au moins un trou traversant (11) de la matrice (10) par translation de l’au moins une pastille (3) suivant la direction normale aux surfaces inférieure et supérieure de la matrice (10) ; - on réalise un assemblage mécanique à une température inférieure aux températures de fusion des matériaux support et d’analyse, au cours de laquelle une force pressante de direction normale aux surfaces inférieure et supérieure de la matrice (10) est exercée sur au moins une portion de la matrice (10) qui jouxte l’au moins une pastille (3) insérée dans la matrice (10) et /ou sur au moins une des surfaces inférieure et supérieure de l’au moins une pastille (3) insérée dans la matrice (10). Procédé de fabrication d’une puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite force pressante est exercée sur une portion de la matrice (10) qui jouxte l’au moins une pastille (3) insérée dans la matrice (10). Procédé de fabrication d’une puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que ladite force pressante est exercée sur au moins une des surfaces inférieure et supérieure de l’au moins une pastille (3) insérée dans la matrice (10). Procédé de fabrication d’une puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le matériau support est hydrophobe et le matériau d’analyse est hydrophile ou inversement. Procédé de fabrication d’une puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que, pour l’insertion de l’au moins une pastille (3) dans l’au moins un trou traversant (11), l’au moins une pastille (3) est translatée dans l’au moins un trou traversant (11) au moyen d’un emporte-pièce, en ce que l’au moins une pastille (3) a été découpée dans la feuille (6) de matériau d’analyse avant son insertion au moyen de ce même emporte-pièce et en ce que l’au moins un trou traversant (11) a été formé au préalable dans la matrice (10) au moyen de ce même emporte-pièce. Procédé de fabrication d’une puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu’à l’issue de l’assemblage mécanique, on procède à la fonctionnalisation de l’au moins une pastille (3). Procédé de fabrication d’une puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu’on procède à la fonctionnalisation du matériau d’analyse avant l’insertion de l’au moins une pastille (3) dans la matrice (10). Procédé de fabrication d’une puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que ledit assemblage mécanique de l’au moins une pastille (3) avec la matrice (10) résulte en un sertissage de l’au moins une pastille (3) sur au moins une portion de ses surfaces inférieure et supérieure par la matrice (10). Procédé de fabrication d’une puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu’avant l’insertion de l’au moins une pastille (3) dans la matrice (10), l’au moins une pastille (3) est portée à une température inférieure à celle de la matrice (10). Procédé de fabrication d’une puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon les revendications 5 et 7 caractérisé en ce qu’on réitère l’insertion d’au moins une pastille (3) dans la matrice (10) au moins une fois en utilisant pour chaque nouvelle insertion un matériau d’analyse fonctionnalisé différent de celui utilisé pour l’insertion précédente et un emporte-pièce correspondant à au moins un trou traversant (11) de la matrice (10) différent de celui utilisé pour l’insertion précédente. Puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) comprenant : - une matrice (10) formée dans un matériau support solide, présentant une surface inférieure et une surface supérieure et dans laquelle a été formé au moins un trou (11) la traversant entre lesdites surfaces inférieure et supérieure; - au moins une pastille (3), découpée dans une feuille de matériau d’analyse solide et poreux et insérée dans l’au moins un trou traversant (11), l’au moins une pastille (3) présentant une surface inférieure et une surface supérieure, et caractérisée en ce que l’au moins une pastille (3) est sertie sur au moins une de ses surfaces supérieure et inférieure par la matrice (10). Puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon la revendication 11 dans laquelle le matériau support comprend au moins un composant choisi parmi un métal, un matériau plastique et la cellulose ou une combinaison de ceux-ci et en ce que le matériau d’analyse dont est formée l’au moins une pastille (3) comprend au moins un composant choisi parmi la nitrocellulose, la cellulose et un polymère organique. Puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon l’une quelconque des revendications 11 à 12 dans laquelle l’assemblage de l’au moins une pastille (3) et de la matrice (10) résiste au moins à un vide relatif égal à 0,100 bar. Dispositif d’analyse comprenant au moins deux puces d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon l’une des revendications 11 à 13 superposées et dans lequel l’au moins une pastille (3) d’une des au moins deux puces est configurée pour assurer une fonction de filtration et est superposée avec l’au moins une pastille (3) fonctionnalisée d’une autre puce des au moins deux puces. Kit de diagnostic comprenant au moins une puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon l’une des revendications 11 à 13 et au moins un réactif d’analyse. Utilisation d’une puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon l’une quelconque des revendications 11 à 13 à des fins de diagnostic ou dans un test immunologique. Dispositif de fabrication d’une puce d’analyse d’un échantillon biologique (1) selon l’une quelconque des revendications 10 à 13, ledit dispositif de fabrication comprenant : - un système d’insertion adapté pour insérer l’au moins une pastille (3) dans l’au moins un trou traversant (11) de la matrice (10) par translation de la pastille (3) suivant la direction normale aux surfaces inférieure et supérieure de la matrice (10) ; - un système d’assemblage mécanique à une température inférieure aux températures de fusion des matériaux support et d’analyse, adapté pour exercer une force pressante de direction normale aux surfaces inférieure et supérieure de la matrice (10) sur au moins une portion de la matrice (10) qui jouxte l’au moins une pastille (3) insérée dans la matrice (10) et/ou sur au moins une desdites surfaces inférieure et supérieure de l’au moins une pastille (3) insérée dans la matrice (10).