Manipulation, caractérisation et reconcentration de cellules par force de radiation acoustique - STAR - Dépôt national des thèses électroniques Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Cells Manipulation, Characterization and Reconcentration by Acoustic Radiation Force

Manipulation, caractérisation et reconcentration de cellules par force de radiation acoustique

Résumé

Restorative medicine uses cellular therapies that put cells of interest in culture to develop biological tissues. However, they are very expensive because of the difficulty in isolating these cells. Acoustophoresis would meet the expectations of cellular therapies by manipulating micro-objects (particles/cells) via the acoustic radiation force. In this study we want to improve the reconcentration processes by acoustophoresis in order to respond to large scale cells treatment. First, we determine the optimal reconcentration parameters of our system by measuring the focusing heights and velocities of particles in a microfluidic channel as a function of the frequency used. Then we determine the acoustic properties of the cells, responsible for their response to the system. The densities and compressibilities of 4 cell types were measured. Collective effects have an important impact on the focusing dynamics. We show that the size of an aggregate of particles greatly modifies its focusing velocity. Moreover, we highlight 3 focusing regimes. An analysis of the porosity of the aggregates completes our proposal. The medium, like the cells, has an acoustic response. We are interested in the particular case of plasma blood and its effect on the dynamics of platelets aggregation. Finally, thanks to the results obtained during this work, we suggest two new designs of microfluidic channels and compare their reconcentration efficiency to a "classical" one.
La médecine réparatrice fait appel aux thérapies cellulaires qui mettent en culture les cellules d'intérêt pour développer des tissus biologiques. Cependant elles sont très coûteuses du fait de la difficulté à isoler ces cellules. L'acoustophorèse permettrait de répondre aux attentes des thérapies cellulaires par la manipulation de micro-objets (particules/cellules) via la force de radiation acoustique. Dans cette étude nous souhaitons améliorer les processus de reconcentration par acoustophorèse dans le but de répondre à des traitement de cellules à grande échelle. D'abord nous déterminons les paramètres optimaux de reconcentration de notre système en mesurant les hauteurs et vitesses de focalisation de particules dans un canal microfluidique en fonction de la fréquence utilisée. Ensuite nous déterminons les propriétés acoustiques des cellules, responsables de leur réponse au système. Les densités et compressiblités de 4 types cellulaires ont été mesurées. Les effets collectifs ont un impact important sur les dynamiques de focalisation. Nous montrons que la taille d'un agrégat de particules modifie grandement sa vitesse de focalisation. De plus nous mettons en évidence 3 régimes de focalisation. Une analyse de la porosité des agrégats vient compléter notre propos. Le milieu, tout comme les cellules, possède une réponse acoustique. Nous nous intéressons au cas particulier du plasma sanguin et son effet sur les dynamiques d'agrégation de plaquettes. Enfin, grâce aux résultats obtenus durant ces travaux, nous proposons deux nouveaux designs de canaux microfluidiques et comparons leur efficacité de reconcentration face à un design dit "classique".
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04112074 , version 1 (31-05-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04112074 , version 1

Citer

Ludovic Bellebon. Manipulation, caractérisation et reconcentration de cellules par force de radiation acoustique. Acoustique [physics.class-ph]. Sorbonne Université, 2021. Français. ⟨NNT : 2021SORUS569⟩. ⟨tel-04112074⟩
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