L’optofluidique, l’optique et la fluidique intégrée sur puce

Abstract

L'optofluidique est née du mariage entre l'optique et la microfluidique, domaine en émergence rapide ces dix dernières années, qui consiste à manipuler sur une puce des petits volumes de liquides au sein de microcanaux. Cette micropuce qui est le plus souvent appelée « laboratoire-sur-puce » (de « lab-onchip » en anglais) intègre, sur quelques centimètres carrés, l'ensemble des fonctions d'analyses chimiques effectuées aujour d'hui en laboratoire de biologie médicale. On peut ainsi manipuler de toutes petites quantités de liquide biologique (de quelques microlitres à quelques femtolitres) en travaillant de manière parallèle. De même, séparer et détecter des biomolécules au sein de microcanaux fluidiques est devenu une vraie réalité qui permet de mener des analyses sensibles, pour le diagnostic médical précoce et le suivi médical personnalisé du patient. Parmi les méthodes d'analyse, l'optique reste une voie importante pour laquelle des sensibilités record ont été obtenues grâce aux progrès considérables des nanostructures semiconductrices.Parmi ces composants photoniques, on peut citer les réseaux de Bragg, les cristaux photoniques, les microcavités, les microrésonateurs linéaires et en anneau, et les nanostructures plasmoniques. Le dispositif optofluidique intégrant source et détecteur présente donc des propriétés optiques nouvelles liées à la nature des liquides étudiés, propriétés qui deviennent contrôlables par une simple manipulation des liquides.Un laboratoire-sur-puce qui intègre les outils opti ques adaptés à la détection en temps réel est communément appelé plateforme optofluidique. Ce concept de plateforme optofluidique multiniveaux avait été introduit par Psaltis à l'université de Caltech aux Etats-Unis [1]. Il consiste à empiler verticalement 3 niveaux (figure 1) : 1. le socle du dispositif (cou che du bas) contient les éléments optiques, c'est-à-dire les sources, les guides d'onde et les capteurs optiques (cristal photonique ou structure plasmonique), 2. la couche intermé-diaire intègre les microcanaux fluidiques O P T I Q U E E T M I C R O F L U I D I Q U E