Le laboratoire de microfluidique de SOLEIL est dédié à la fabrication et à l’analyse de systèmes microfluidiques adaptés aux lignes de lumière de SOLEIL. Les applications vont de l’étude des interfaces solide-liquide à la cristallographie des protéines en passant par la cinétique chimique ou l’imagerie de cellules uniques. La présence de ce laboratoire au sein même de SOLEIL est un atout pour les lignes de lumière et les utilisateurs qui souhaiteraient développer ce type d’analyses in situ. Le laboratoire dispose d'instruments de microfabrication et d'analyse de pointe, dans un environnement dédié à ce type de manipulations (salle propre). Il met à la disposition des utilisateurs les équipements nécessaires au travail en salle propre, ainsi que les consommables de base pour la réalisation de dispositifs microfluidiques.
Le laboratoire est accessible à tout membre de SOLEIL souhaitant réaliser des systèmes microfluidiques, ainsi qu’aux utilisateurs extérieurs en contact avec un scientifique de SOLEIL. La gestion quotidienne ainsi que la maintenance des appareils et instruments sont assurées par les membres du laboratoire, mais chaque utilisateur est responsable de la préparation et de la réalisation de son projet. L'accès au laboratoire est possible après avoir défini un projet avec son responsable et avoir été formé à l'utilisation des divers instruments.
Cette page web regroupe des informations sur les instruments du laboratoire, ainsi que sur son fonctionnement. N'hésitez pas à nous contacter si vous n'y trouvez pas toutes les informations dont vous avez besoin.
Localisation du laboratoire
Le laboratoire se trouve au sein du synchrotron SOLEIL, la source de lumière française située sur le plateau de Saclay dans le sud de Paris.
Le Synchrotron SOLEIL sur le plateau de Saclay, au sud de Paris.
Les locaux du laboratoire microfluidique (salle blanche et atelier) sont situés dans le hall expérimental de SOLEIL, au plus près des lignes de lumière. Cette localisation permet la réactivité et la souplesse nécessaires aux expériences utilisant le rayonnement synchrotron. Elle favorise également les interactions avec les utilisateurs et les scientifiques de ligne de SOLEIL.
Localisation du laboratoire de microfluidique dans le hall expérimental de SOLEIL.
Nos activités
Soutien aux utilisateurs.
Nous apportons notre soutien aux utilisateurs de SOLEIL dans la conception, la mise en oeuvre et la réalisation d'expériences combinant la microfluidique et le rayonnement synchrotron. La rubrique informations utilisateurs décrit les instruments et les techniques de fabrication et d'analyse disponibles au laboratoire.
Développement instrumentaux.
Nous conduisons des projets de recherche instrumentaux liés au couplage de la microfluidique avec le rayonnement synchrotron pour des application en biologie (crystallographie des protéines, tri de cellules), en chimie (synthèse de nanoparticules, électrocatalyse) ou en physique (intefaces solide-liquide). La rubrique projets scientifiques décrit les projets menés en interne ou en collaboration étroites avec des instituts externes à SOLEIL.
L'équipe
Curricula
• Dr. Benedikt Lassalle
Benedikt was trained as a chemist at the Universités de Strasbourg and Université d'Aix-Marseille, France. He obtained his PhD in inorganic chemistry in 2008 at the Insitut de Chimie Moléculaire et des matériaux d'Orsay, under the guidance of Dr. Elodie Anxolabéhère-Mallart and Pr. Ally Aukauloo. His thesis was focused on the synthesis and characterization of biomimetic highly-valent manganese complexes, as intermediate models for the water oxidation reaction in Photosystem II (PS II). He then spent a year as a post-doc at the Commissariat à l'Energie Atomique in Saclay, where he worked on the electrochemistry of PS II in the team of Dr. A. Bill Rutherford. In 2009, He moved on to the Lawrence Berkeley National Laboratory in the team of Vittal Yachandra and Junko Yano, where he spent three years as a post-doc. He worked both on the study of PS II and related model complexes using X-ray spectroscopy at synchrotrons and free electron lasers and on the in situ/operando study of electrocatalysts for water splitting. In 2014, he became a beamline scientist on the LUCIA beamline at SOLEIL, where he is pursuing his work on the operando study of electrocatalysts in collaboration with several teams in France and throughout the world. Since 2015, he has been appointed at the head of the microfluidics Laboratory of SOLEIL, where he is combining microfluidic techniques with spectroscopy and energy-related electrocatalysis.
• Dr. Ramakrishna Vasireddi
Dr. Ramakrishna Vasireddi is a Postdoctoral Research Scientist at Synchrotron SOLEIL, PROXMIA-1 beamline, Paris, France. He received his Doctorate in Physics in the arena of Microfluidics and X-Ray Scattering from the Hamburg Centre for Ultrafast Imaging (CUI), Department of Physics, University of Hamburg at Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Germany.
His research involves making molecular movies of structural matters with atomic resolution and at ultrashort time scales. He works on the cutting-edge microfluidic techniques to combine ultrabright X-rays (Synchrotrons) for understanding these fast dynamic processes in action.
His current research is focused on the investigation of structure-function relationship and dynamics of biological macromolecular crystals using X-rays at extremely low sample volumes. Early 2019, he joined the microfluidic lab in the framework of the AAPG ANR project Carb2zyme. He is currently working on development of X-Ray compatible microfluidic devices for biomacromolecular structural studies (serial crystallography) at PROXIMA beamline.
• Mr. Stéphane Lefrançois
After spending more than ten years at the national metrology office (BNM), Stéphane joined the SMIS beamline as an assistant engineer. For more than fifteen years, he has been developping Infra-Red optical systems for the SMIS beamline at SOLEIL as well as for other synchrotrons (ALBA and SESAME). He also developped microfluidic systems for biological IR imaging under physiological conditions for the MSIS beamline and for INRA laboratories. In 2017, Stéphane was promoted as an engineer and joined the microfluidic lab for part of his time, while continuing his work at the SMIS beamline.
Utilisateurs SOLEIL
DISCO : M. Réfrégiers, F. Jamme, V. Rouam
LUCIA: D. Vantelon
PX1/2 : L. Chavas, B. Sheppard, P. Montaville
SMIS : F. Borondics, C. Sandt, S. Lefrançois
SWING : T. Bizien, J. Perez
HERMES: R. Belkhou, S. Stanescu, S. Swaraj
Accès au laboratoire
L'accès au laboratoire est pensé pour les membres de SOLEIL ou à ses utilisateurs dont un projet a été accepté par les comités de programme (voir le SunSet). L'accès se fait sur projet, dont le but est de détailler succinctement le contexte, les objectifs et les moyens mis en oeuvre, ainsi qu'une estimation du temps voire des coûts requis. Aucun projet ne sera refusé, mais il sera éventuellement réorienté en fonction des moyens matériels et humains disponibles au laboratoire.
Les tâches de maintenance et d'entretien sont assurés par l'équipe du laboratoire. La réalisation des projets à proprement parlé, depuis le choix des matériaux et du design des circuit jusqu'à la réalisation des systèmes, est assurée par les utilisateurs. Les consommables sont mis à disposition par le laboratoire, mais les produits ou matériaux spécifiques sont à la charge des utilisateurs.
Nous sommes également ouverts aux collaborations impliquant le couplage de la microfluidique avec les techniques photoniques (de synchrotron ou de laboratoire).
Instruments
Fabrication
• Laserwriter (KLOE-Dilase 250): Système d'écriture laser (375 nm) directe sans masque à haute résolution (4 µm). Il permet la fabrication rapide et versatile de moules à base de couches minces de résines.
• Plasma cleaner (Henniker HPT-100): Générateur de plasma utilisant des atmosphère de O2, Ar, N2 et d'air.
• Insoleuse (KLOE UV-KUB 2): système d'illumination UV nécessitant l'utilisation d'un masque.
• Spincoater (Laurell WS-650-23NPP): la vitesse et de temps de rotation sont programmables, ainsi que l'accélaration. Utilisé pour le dépôt de couches minces et uniformes de résine avant les étapes de lithographie.
• Presse chauffante (Laborpress P150H): permet le moulage à chaud de puces en CoC (Cyclic Olefin Copolymer) ou autres matériaux thermoformables.
• Electronic cutting printer (Silhouette Cameo): Cet appareil permet de découper des canaux microfluidiques dans des couches minces telles que des films plastiques. Elle peut éventuellement être utilisée pour la mise au point de masques.
• 3D Printer (Objet30 Pro, Stratasys): Imprimante 3D de précision reposant sur la technique polyjet. L'impression se fait par superposition de couches successives (16 ou 32 µ d'épaisseur) d'une résine photopolymérisable. La précision en xy est de l'ordre de 50 µm. A ce jour deux matériaux (propriétaires) peuvent être imprimés: verowhite (matériau blanc pour une impression plus rapide) et veroclear (matériau transparent pour une impression plus précise).
• plaques chauffantes, bain à ultrason, cloche de dégazage.
• Sorbonne aspirante et hotte à flux laminaire.
Analyse
• Profilomètre (gbs smart WLI): système d'imagerie de surface non-destructeur (sans contact) basé sur l'interférométrie de la lumière blanche avec une résolution latérale et verticale sub-micrométrique.
• Macroscope (Leica DMS 1000).
• Microscope fait maison 10x & 50x (équipé d'une caméra)
• Contrôleur de pression & débit (ELVESYS OB1 MK3): 3 canaux de pression indépendants (1x 0-200mbars, 2 x 0-2 bars) avec régulateur de débit.
• Pousse seringue et pompes péristaltiques.
Projets internes
Les projets internes à SOLEIL sont portés par les équipes des lignes de lumière afin de soutenir des projets de recherche propre ou une communauté d'utilisateurs. Quelques exemples de réalisations peuvent être consultés ci-dessous, ainsi que dans l'article décrivant le laboratoire (
Chaussavoine_JSR_2020 (1.34 Mo)).
1. Trap-chips:
Projet commun avec l'équipe de Proxima 1 (PX1) sur la mise au point de micro-pièges pour l'immobilization de microcristaux et leur étude par diffraction ds rayons-X à température ambiante et en milieu physiologique. Ce projet implique Igor Chaussavoine, doctorant, Ramakrishna Vasireddi, post-doctorant, et Leonard Chavas, responsable de la ligne PX1.
In situ crystallography trap-chip. De haut en bas: support pour goniomètre pour insérer une puce-piège, puce-piège, puce-piège dans son support ouvert, dans son support prêt à être chargé.
2. TR-WAXS:
Un projet est un cours avec l'équipe SWING pour la mise au point de mélangeurs microfluidiques permettant de suivre une réaction chimique (formation de nanoparticules, aggrégation de fibres) par WAXS en fonction du temps. Ce projet est mené par Thomas Bizien.
Time-resolved SAXS/WAXS in situ experiments. (a) flow-focusing mixing channels, (b) in situ setup installed on the SWING beamline, (c) data collection positions corresponding to the mixing channels in (a) and (d), schematic representation of the microfluidic mixing device structure.
3. In situ µ-XRF et µXAS:
Nous avons mis au point une cellule de mélange microfluidique compatible avec des conditions de vide primaire. Cette cellule permet d'utiliser le micro-faisceau (3x3 µm) de la ligne de lumière LUCIA pour observer la formation de nanoparticules in situ par µ-XRF et µ-XAS. Ce projet est conduit par Delphine Vantelon et Anthony Beauvois sur la ligne LUCIA.
In situ µ-XRF and µ-XAS: (a) cartographie au seuil K du fer (la concentration en fer augmente en allant du vert à l'orange et au rouge, le noir représente la saturation du détecteur). La partie basse du canal est remplie d'une solution de NaOH, la partie haute d'une solution de FeCl2. A l'interface, des nanoparticules de FeOx se forment et précipitent. (b) Spectres XANES au seuil K du fer enregsitrés aux points A, B et C. Deux spectres consécutifs ont été enregistrés à chaque point, montrant l'absence de dommages liés au fasiceau.
4. Sequential CO2 reduction:
Ce projet est propre au laboratoire de microfluidique et consiste à mettre au point des systèmes microfluidiques contenant des microreacteurs électrochimiques en série. En réalisant une réaction dans chaque microreacteur, nous essayons de réaliser des synthèses multi-étapes pour la valorisation du dioxyde de carbone.
Collaborations externes
• Commissariat à l'Energie Atomique / LIONS:
Nous collaborons avec les Drs. Florent Malloggi, Corinne Chevallard et Patrick Guenoun à la mise au point de cellules microfluidiques adaptées aux spectroscopies IR et des rayons-X.
• Ecole Polytechnique, Laboratoire de Biochimie.
Nous collaborons avec l'équipe du Pr. Yves Méchulam pour la mise au point de mélangeurs microfluidiques permettant d'isoler des intermédiaires conformationels au cours de réaction d'assemblage de protéines.
• 21/09/2020: Zoé a rejoint l'équipe en temps qu'apprentie. En parallèle de sa formation à l'Université d'Evry en Master de chimie et science des matériaux, elle prendra en charge la consolidation de notre système de préparation résolue en temps d'échantillons pour la microscopie électronique. Bienvenue Zoé!
• 11/09/2020: Yuan-Yuan a reçu le prix du meilleur poster à la conférence Lab-on-a-chip and Microfluidics à Rotterdam. Son mélangeur rapide à faible débit semble être très apprécié. Félicitations!
* * * 2019 * * *
• 07/11/2019: Le premier article du laboratoire de microfluidique vient d'être accepté! Il est publié dans le Journal of Synchrotron Radiation ( Chaussavoine_JSR_2020 (1.34 Mo)) et présente les possibilités techniques du laboratoire ainsi que trois projets preuves de concept sur l'utilisation de puces microfluidiques pour des expériences in situ utilisant la µ-XRF et µ-XAS, le SAXS/WAXS ainsi que la diffraction des rayons-X sur monocristaux. Félicitations à tous les co-auteurs!
• 14/10/2019: Si-Thanh Dong is joining the lab as a PhD student. He will work on the MF-CO2 ANR project for the sequential reduction of CO2 under microfluidic conditions. Welcome Thanh!
• 30/07/2019: le projet ANR Serial-X-Energy a été retenu! Il s'agit d'une collaboration entre SOLEIL, l'institut Lavoisier de Versailles et l'Ecole Normale Supérieure pour l'étude de Polyoxométallates inclus dans des MOFs par diffraction des rayons-X sérielle. Une annonce de post-doc sera bientôt publiée!
• 23/05/2019: Mathis Brossier, étudiant en L1 au sein de l'école Polytech Paris-Sud, rejoint l'équipe pour un stage de 2 mois. Il va travailler au contrôle d'un moteur ciculaire permettant la congélation d'échantillons biologiques à l'échelle de la milliseconde.
• 18/02/2019: Thanh Dong Si, étudiant au sein du Master Erasmus Mundus SERP-CHEM rejoint l'équipe microfluidique. Il réalisera son stage de M2 sur la mise au point de systèmes microfluidiques électrchimiques permettant la réduction séquentielle du CO2. Bienvenue!
* * * 2018 * * *
• 10/09/2018: Benedikt a été invité pour présenter le laboratoire de microfluidique au sein d'un workshop pour l'upgrade du synchrotron Diamond, au Royaume-Uni. Les domaines de la matière molle condensée et de la crystallographie des protéines s'intéressent de plus en plus à la microfluidique!
• 12/07/2018: Benedikt a reçu un financement jeune Chercheur de l'Agence National pour la Recherche. Le projet consistera à mettre au point des systèmes de microréacteurs électrochimiques en série pour la réduction électrochimique et séquentielle du CO2 en hydrocarbures légers.
• 15-16/03/2018: Igor et Benedikt ont présenté des posters sur leurs acitivtés microfluidiques à la réunion annuelle du Groupe de Recherche sur la micro et nanofluidique à Grenoble. Techniques de fabrication aux échelles micro- ou nanométriques, acoustofluidique, manipulation d'objets micrométriques étaient tous au rendez-vous.
• 01/03/2018: Nous accueillons Yuan-Yuan Liao au sein du laboratoire comme post-doctorante, bienvenue à elle! Yuan-yuan va travailler, dans le cadre du projet ANR TREMTI, sur la mise au point de mélangeurs micro fluidiques pour la préparation d’échantillons de cryoEM résolus en temps. Au cours de sa thèse à l’ENS Cachan, Yuan-Yuan a travaillé sur la précipitation en milieu microfluidique de nanoparticules organiques. Elle a ensuite effectué un post-doc au CEA Saclay où elle a étudié l’insertion de molécule d’eau dans des argiles de type imhogolites par spectroscopie infrarouge.
• 18/01/2018: Le workshop ivMX (in vivo Macromolecular Crystallography) satellite du colloque des utilisateurs de SOLEIL s'est tenu à SOLEIL les 16 et 17 Janvier 2018. Les membres du laboratoire de microfluidique y ont activement participé, Igor Chaussavoine y a fait une présentation de ses travaux de thèse. La microfluidique semble devenir un outil clé de ce domaine naissant de la crystallographie: les besoins en sélection, en tri et en positionnement de cellules contenant des microcristaux sont énormes!
* * * 2017 * * *
• 01/11/2017: Stéphane Lefrançois rejoint l'équipe en tant qu'ingénieur, bienvenue à lui! Stéphane a été assistant Ingénieur de la ligne de lumière SMIS pendant de nombreuses années, où il a pris en charge le développement de systèmes optiques pour l'infra-rouge, ainsi que le développement de systèmes microfluidiques. Il a également conçu plusieurs lignes de lumières infra-rouge pour d'autres synchrotrons (ALBA, SESAME). Il vient d'être promu ingénieur et partagera son temps entre la ligne SMIS et le laboratoire de microfluidique.
• 13/07/2017: Le laboratoire de microfluidique, avec l'équipe de PX1 et le Laboratoire de Biochimie de l'Ecole Polytechnique ont reçu une bourse ANR pour le développement de mélangeurs microfluidiques permettant l'étude de processus biochimiques transitoires. Une annonce de post-doc suivra bientôt!
• 10/06/2017: Tiphaine a soutenu son projet de fin d'année et obtenu une note de 18.5/20. Félicitations!
• 03/04/2017: Baptiste Maurice rejoint l'équipe pour un stage de fin de DUT Mesures Physiques. Il va développer une cellule à circulation pour la spectrosopie des rayons-X durs en fluorescence et en transmission.
* * * 2016 * * *
• 19/12/2016: Upgrade du dilase250, amélioration du software et des performances du laserwriter. Nous avons fait des tests pour le comparer à son ancienne version : stabilité de la machine largement améliorée, et meilleure prise en main du logiciel.
•05/10/2016: Tests en résolution sur l'imprimante 3D: canal de 500 µm dans une membrane de 200 µm d'épaisseur.
• 05/09/2016: L'imprimante 3D vient d'être installée! Nous pouvons maintenant produire des systèmes sub-millifluidiques en un bloc, et la machine travaille pour nous!
• 01/09/2016: Bienvenue à Tiphaine MATEO qui nous rejoint pour les 3 prochaines années! Elle est apprentie-ingéneure à l'école Polytech Paris-Sud et aidera les utilisateurs à mettre en place leurs projets au sein du laboratoire. A part la microfluidique, Tiphaine aime l'escalade, le skate-board et les minéraux.
• 12/05/2016: Ecoulement laminaire de deux solutions colorées au sein d'un canal de 20µm de large d'une puce PDMS/verre.
• 15/01/2016: Première réalisation de lithographie avec le laserwriter!
Opportunités
Nous recrutons actuellement un étudiant de Master 2 en chimie ou chimie-physique expérimentale pour la mise au point d'un système électrocatalytique en conditions microfluidiques. Le projet peut-être consulté ici: M2_microfluidic (94.96 Ko).
Les candidatures spontanées sont toujours les bienvenues.
Les membres du laboratoire en Juin 2017.
De gauche à droite: Baptiste Maurice, Tiphaine Mateo, Benedikt Lassalle.
Baptiste nettoie un wafer, Tiphaine teste une puce et Benedikt observe un pattern à l'aide du profilomètre.
Baptiste vérifie les canaux d'une pièce fraichement fabriquée par l'imprimante 3D.
Tiphaine observe un pattern de résine sur un wafer.
Benedikt mesure les dimensions d'un motif lithographié à l'aide du profilomètre optique.
La pluie à beau tomber, Tiphaine reste concentrée sur ses canaux.
Crédits Photos Vincent Montcorgé.