L'année dernière, le projet LAMIPoC (Laser Assisted Microfabrication of POC diagnostic microfluidic devices) a vu le jour. L'objectif de ce dernier était d'analyser le potentiel de la technologie laser ultra rapide (femtoseconde) pour la production de masse de dispositifs microfluidiques. Retour sur plus d'une année de recherche et de développement.

Une optimisation du temps et des coûts

Les dispositifs microfluidiques sont des systèmes de diagnostic médical qui permettent de tester rapidement des échantillons biologiques au niveau moléculaire. Le projet LAMIPoC visait à proposer une nouvelle technologie de fabrication pour produire des moules pour les dispositifs microfluidiques.

Ces moules, fabriqués par micro-fraisage mécanique, ont une très haute qualité de surface, mais engendre un temps de production et un coût final très conséquent. Concrètement, il peut s'agir de 8h pour fabriquer une puce et pour un coût de plusieurs milliers d'euros. La technologie du laser femtoseconde est donc apparue comme la solution la plus viable pour un micro-usinage rapide et précis.

L'objectif principal du projet était d'évaluer la pertinence de la technologie laser ultrarapide dans le but de réduire les coûts finaux associés à la production des moules tout en maintenant une haute qualité de fabrication. De plus, ce projet visait à démontrer les avantages de cette technologie pour la production de masse de dispositifs microfluidiques.

Des partenaires complémentaires

ALPhANOV, Leartiker et OSF ont été partenaires durant ce projet afin d'apporter leur expertise technique. Pour rappel, chaque partenaire avait un rôle bien défini :

	Fabrication du moule par gravure et polissage de la surface par laser femtoseconde. Des surfaces spécifiques gravées et polies ont été également fonctionnalisées par traitement laser pour modifier les propriétés d'adhésion des cellules et la mouillabilité de la surface en générant des nanostructures et des microstructures sur la surface.
​	Définition de la géométrie de la puce à graver sur le moule et de ses tolérances de fabrication. Caractérisation dimensionnelle par profilométrie optique du moule gravé au laser et de la puce polymérique finale obtenue par moule par injection.
	Optimisation du processus de moulage par injection pour reproduire la puce polymère finale à partir du moule gravé au laser.

Les membres du consortium LAMIPoC

Une solution trois fois plus rapide

Le projet LAMIPoC a été rythmé par plusieurs étapes. La première étape du projet a consisté à définir la géométrie et les tolérances correspondantes de la puce à graver au laser sur le moule. Différentes tolérances ont été fixées sur la fabrication du moule pour la rugosité de la surface, la qualité et la conicité. Plusieurs approches de traitement au laser ont été étudiées pour pouvoir graver la puce selon les spécifications données. Pour finir, de nombreuses textures de surface ont été réalisées sur la puce afin d'étudier leur effet sur les propriétés de surface de l'insert polymère après moulage.

Moule d'une puce microfluidique fabriqué par gravure,
polissage et texturation laser femtoseconde

Certaines difficultés ont été rencontrées lors de la fonctionnalisation de la surface de l'insert polymère après le moulage à partir du moule fonctionnalisé au laser. S'agissant des propriétés de mouillabilité, un comportement différent a été observé sur différents polymères. Une analyse plus approfondie doit être effectuée pour adapter le type de fonctionnalisation de la surface, non seulement à la propriété finale de l'insert polymère, mais aussi au type de polymère.

Une fois usiné, le moule métallique a été envoyé à notre partenaire Leartiker pour caractérisation. OSF s'est chargé de reproduire la puce sur un polymère avant de la renvoyer à Leartiker pour test et caractérisation.

Les résultats ont montré que la gravure au laser de la puce sur le moule dans les tolérances de fabrication prend environ 150 minutes. Trois fois plus rapide que pour la fabrication par micro-fraisage.

Une analyse plus approfondie des méthodes de traitement au laser pourrait améliorer la qualité finale de la gravure.

Des développements à poursuivre

L'avenir du projet LAMIPoC est en discussion, afin de poursuivre les développements sur le sujet. L'idée serait d'essayer de graver des géométries avec un rapport d'aspect plus élevé et de réaliser davantage d'études sur la fonctionnalisation de la surface concernant l'adhésion des cellules plutôt que la mouillabilité.

Financement