QBiOCELL

Capteurs à base de α-quartz intégrés sur silicium pour la détection des variations de masse des cellules vivantes



Résumé
Les cellules de notre corps doivent constamment réguler leur taille et leur capacité de croissance pour préserver l'homéostasie des tissus. Cette capacité dépend de l'équilibre entre l'ajout et la synthèse de matière et les processus de dégradation et de sécrétion. Le projet QBiOCELL vise à comprendre comment cet équilibre est maintenu en analysant la contribution des différents processus d'endocytose représentant le processus biologique principal contrôlant l'ajout et la synthèse de matière dans la cellule. Pour cela, nous proposons de quantifier l'évolution de la masse cellulaire au cours du temps à l'aide d'une nano-balance ultrasensible constituée du matériau piézoélectrique le plus sensible, à savoir le α-quartz. A ce jour, la miniaturisation des matériaux piézoélectriques et leur intégration sur puce est l'un des principaux obstacles de l'industrie électronique pour développer des dispositifs abordables et ultra-sensibles. Depuis 2013 le consortium collabore sur une technologie unique, écologique et économique, permettant d'obtenir des couches minces piézoélectriques à base de α-quartz intégrées sur silicium. En 2020 nous avons combiné cette technologie avec la nanoimpression par lithographie douce pour concevoir, en 2021, des micro capteurs de masse électromécanique piézoélectriques (piezoMEMS) nanostructurés et biocompatibles avec des capacités de détection améliorées. Toutes ces données renforcent une preuve de concept sur la puissance des capteurs piézoélectriques à base de α-quartz permettant de mesurer des biomasses à l’échelle nanoscopique. Avec le projet QBiOCELL nous souhaitons franchir une étape supplémentaire avec la consolidation d’une ligne de recherche innovante et interdisciplinaire visant à décrypter les principes biologiques de la régulation de la masse cellulaire en les appliquant, subséquemment, à un contexte pathologique telle qu'une infection virale.

Mots-clés
Masse cellulaire, endocytose, α-quartz, piézoélectricité, MEMS

Partenaires du projet

INSB
PICAS Laura
IRIM (UMR 9004) Montpellier France
INSIS
CARRETERO-GENEVRIER Adrien
IES (CNRS-UM) Montpellie France
Crédit photo : David Sanchez-Fuentes. Schéma du prototype de capteur de masse électromécanique piézoélectrique (piezoMEMS) à base de α-quartz intégré sur silicium et couplé à la microscopie optique. Ce système sera développé lors du projet QBiOCELL pour la détection des variations de masse à l’échelle de la cellule unique.