Le but ultime de ce projet Carnot est de développer un système plus sophistiqué que le Rosamix, permettant de donner des résultats cliniques en un minimum de temps ; l’appareil devra être adapté à tout type de puce (ADN, protéine, sucres, etc). Le protocole de mélange, toujours basé sur l’advection chaotique pour permettre une dispersion rapide des cibles, ne devra pas faire intervenir d’éléments extérieurs par lesquels circule le fluide ; cela donnera également à plus long terme la possibilité d’avoir recours à des dispositifs jetables.
Il est bien évident que le souci majeur sera d’avoir un volume total faible, de manière à ce que la concentration en cibles soit la plus forte possible. Cependant, la chambre d’hybridation dans laquelle est placée la puce a des dimensions latérales importantes ; par exemple, dans le RosaMix, c’est la puce elle-même qui sert de paroi inférieure, la hauteur étant fixée par le joint latéral qui assure l’étanchéité. La chambre d’hybridation du RosaMix a ainsi une hauteur de 50m, pour un volume de chambre de 50l ; nos concurrents américains ont une hauteur de chambre de 25m [7], taille en dessous de laquelle il n’est pas raisonnable de descendre pour des raisons de planéité ou de déformation des surfaces. Le plus gros travail consistera donc à adapter notre protocole de mélange à un système pour lequel le volume extérieur est suffisamment faible. Or, si l’on veut créer un écoulement dans la chambre, il faut des réservoirs extérieurs dont le volume total est proche du volume de la chambre. Ainsi, un volume total de 50 à 100l semble être la limite inférieure de ce genre de dispositif (mais cela nous assure déjà un facteur 5 à 10 en volume et donc en rapidité de réponse).
Une fois le système mélangeur réalisé, la seule façon d’améliorer le temps total d’hybridation est d’optimiser la vitesse à laquelle les cibles et les sondes se rencontrent, donc augmenter le débit ; cela ne pose pas de problème technologique majeur, les pertes de charge dans une chambre possédant deux dimensions grandes devant la hauteur (« cellule de Hele-Shaw ») étant faibles comparées à celles dans un canal, où le frottement latéral n’est pas négligeable. Mais jusqu’à quel point cela est-il efficace, voire souhaitable ? En effet, si une cible passe trop vite devant sa sonde complémentaire, aura-t-elle le temps de s’hybrider ? Si ce n’était pas le cas, augmenter trop le débit risquerait de nuire à l’efficacité de l’hybridation. D’autre part, un monobrin d’ADN n’est certainement pas un simple scalaire passif diffusif : jusqu’à quel point va-t-il « suivre » l’écoulement ? Le système sera donc parfaitement optimisé en vitesse lorsque, si l’on considère le voisinage d’une sonde pour lequel les interactions sondes/cibles sont non négligeables, le temps passé par la cible dans ce voisinage correspond au temps caractéristique de la réaction chimique. Cela nous amène à répondre à deux questions fondamentales :
1. Quel est le temps passé par une cible dans un petit volume près d’une surface, en fonction du débit ?
2. Quelle est la cinétique de la réaction ?
La réponse sera couplée à une étude paramétrique complète (influence de la salinité, du pH, ...)
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