Doctorant/doctorante (H/F) Nouveaux revêtements mécanofluorochromes pour la mesure de forces mécaniques

Sujet de thèse :
Ce sujet de thèse se place dans le cadre du projet ANR CHROMIC qui implique les laboratoires PPSM et LuMIn de l’ENS Paris-Saclay. Ce projet a pour ambition de développer de nouveaux circuits microfluidiques fonctionnalisés par des matériaux mécanofluorochromes, c’est-à-dire des matériaux dont l’émission de fluorescence est sensible aux forces mécaniques, puis d’utiliser ces nouveaux dispositifs pour mesurer la force exercée sur une microalgue unique passant à travers le circuit et enfin de relier la force appliquée dans le circuit microfluidique à l’augmentation du rendement d’extraction des composés produits par la microalgue.
Le doctorant ou la doctorante recruté(e) interviendra dans les trois premières étapes du projet. Tout d’abord, des revêtements mécanofluorochromes seront préparés à partir de dyades polydiacétylène-fluorophores Les polydiacétylènes sont une famille de polymères connus pour passer d’une phase bleue non fluorescente à une phase rouge faiblement fluorescente lors qu’on leur applique une force mécanique. Dans le cadre de ce travail de thèse, le polydiacétylène sera couplé à un fluorophore qui sera choisi pour présenter un transfert d’énergie avec la phase bleue du polydiacétylène seulement, ce qui conduira à une réponse mécanofluorochrome présentant un meilleur contraste. Plusieurs types de fluorophores seront évalués, avec comme critères la facilité de synthèse, la sensibilité aux forces mécaniques, la brillance et la biocompatibilité. De plus, différents types de greffage seront explorés pour obtenir des couches minces à la surface du verre ou du PDMS.
Dans un 2ème temps, la réponse de ces revêtements mécanofluorochromes à des forces de friction sera calibrée en utilisant un AFM couplé à un microscope de fluorescence : la pointe de l’AFM utilisé en mode contact permet d’appliquer une force variable et contrôlée, et la variation de l’émission de fluorescence associée est enregistrée simultanément. Dans un 3ème temps, la réaction de greffage sera adaptée et optimisée pour fonctionnaliser l’intérieur de canaux microfluidiques présentant de multiples restrictions de taille : lorsque les microalgues passent dans les restrictions, elles exercent une force de friction sur les parois du canal, ce qui déclenche la réaction mécanofluorochrome. Le greffage sera optimisé pour permettre une détection par fluorescence efficace et parallélisée du passage des microalgues. L’objectif ultime sera de corréler les mesures réalisées sur les microalgues aux mesures réalisées par AFM couplé à la microscopie de fluorescence. Ce sujet de thèse s’insère ainsi dans le développement d’une approche totalement nouvelle pour la mesure de forces à l’échelle de la cellule unique.
Contexte :
Ce sujet de thèse se place dans le cadre du projet ANR CHROMIC qui implique les laboratoires PPSM et LuMIn de l’ENS Paris-Saclay.