Biosensors to diagnose Chagas disease: A review

International audienceChagas disease (CD), which mostly affects underprivileged people, has turned into one 9 of Latin America's main public health problems. Prevention of the disease requires early diagnosis, 10 initiation of therapy, and regular blood monitoring of the infected individual. However, the majority 11 of the infections go undiagnosed because of general mild symptoms and lack of access to medical 12 care. Therefore, more affordable and accessible detection technologies capable of providing early 13 diagnosis and parasite load measurements in settings where CD is prevalent are needed to enable 14 enhanced intervention strategies. This review discusses currently available detection technologies 15 and emerging biosensing technologies for a future application to CD. Even if biosensing 16 technologies still require further research efforts to develop portable systems, we arrive to the 17 conclusion that biosensors could improve diagnosis and the patients' treatment follow-up, in terms 18 of rapidity, small sample volume, high integration, ease of use, real-time and low cost detection 19 compared to current conventional technologies. 2

Conception, étude et réalisation de micro-capteurs et micro-actionneurs chimiques et biologiques à base de dispositifs à ondes acoustiques de surface

Texte intégral accessible uniquement aux membres de l'Université de LorraineThis work deals with SAW/Liquid interaction. We want to evaluate the potentiality of a microfluidic system based on surface acoustic waves. This system was carried out on a LiNbO3 piezoelectric substrate, cut Y+128° X-propagating. We used clean room traditional techniques to reveal the interdigited transducers (IDTs). In order to minimize the required force to actuate a droplet, we have optimised plasma process to deposit fluorinated carbon films. The coating which presents the lowest sliding force was deposited at (400 mT, 100 W). Then, we have investigated the phenomena induced by the SAW/Liquid interaction. By PIV method, we have visualized the flow trajectory within the droplet and determined the streaming velocity as function of fluid viscosity and electrical power. Next, we have measured the droplet displacement velocity as function of volume and viscosity. Finally, we have shown important heating effects, related to the attenuation of the surface elastic waves at the Solid/Liquid interface. These analyses were carried out with an IR camera and reveal that a 20 l droplet with sufficient viscosity can be heated above 80°C. To conclude, our surface acoustic wave device presents a real potential as microfluidic tool . Indeed, numerous applications, such as atomisation system, micro-nanodispenser, actuator, mixer, thermocycler can be achieve by this device.Ce travail est basé sur l'étude de l'interaction SAW/Liquide. Nous avons ainsi pu estimer la potentialité d'un système microfluidique à goutte à base d'ondes acoustiques de surfaces. Le système microfluidique a été réalisé sur un substrat piézoélectrique de LiNbO3 Y+128° propagation selon X. Nous avons utilisé des techniques classiques de Salle Blanche pour révéler les matrices d'électrodes interdigités. Afin de minimiser la force nécessaire à l'actionnement de la goutte, nous avons optimisé un procédé de dépôt plasma de couches minces fluorocarbonées. Le revêtement présentant le plus faible force de glissement a été réalisé sous (400 mT, 100 W). Ensuite, nous nous sommes intéressés aux phénomènes induits par l'interaction SAW/Liquide. Par une méthode de type PIV, nous avons pu visualiser la trajectoire de l'écoulement au sein de la goutte et déterminer la vitesse d'écoulement en fonction de la viscosité et de la puissance véhiculée par ces ondes élastiques. Puis, nous nous sommes intéressés à l'actionnement de goutte en fonction de différents paramètres tels que le volume et la viscosité. Le dernier chapitre est consacré aux effets thermiques liés à l'atténuation des ondes élastiques de surface à l'interface Solide/Liquide. Ces analyses ont été réalisées avec une caméra IR et révèlent que l'échauffement d'une goutte n'est pas négligeable. Finalement, les dispositifs à ondes acoustiques de surface ont un vrai potentiel en tant qu'outil microfluidique. En effet, en couplant maîtrise de la fonctionnalisation des surfaces et interaction SAW/Goutte, les applications sont nombreuses telles que : atomiseur, micro-nanodistributeur, actionneur, mélangeur, thermocycleur

Conception, étude et réalisation de micro-capteurs et micro-actionneurs chimiques et biologiques à base de dispositifs à ondes acoustiques de surface

Texte intégral accessible uniquement aux membres de l'Université de LorraineThis work deals with SAW/Liquid interaction. We want to evaluate the potentiality of a microfluidic system based on surface acoustic waves. This system was carried out on a LiNbO3 piezoelectric substrate, cut Y+128° X-propagating. We used clean room traditional techniques to reveal the interdigited transducers (IDTs). In order to minimize the required force to actuate a droplet, we have optimised plasma process to deposit fluorinated carbon films. The coating which presents the lowest sliding force was deposited at (400 mT, 100 W). Then, we have investigated the phenomena induced by the SAW/Liquid interaction. By PIV method, we have visualized the flow trajectory within the droplet and determined the streaming velocity as function of fluid viscosity and electrical power. Next, we have measured the droplet displacement velocity as function of volume and viscosity. Finally, we have shown important heating effects, related to the attenuation of the surface elastic waves at the Solid/Liquid interface. These analyses were carried out with an IR camera and reveal that a 20 l droplet with sufficient viscosity can be heated above 80°C. To conclude, our surface acoustic wave device presents a real potential as microfluidic tool . Indeed, numerous applications, such as atomisation system, micro-nanodispenser, actuator, mixer, thermocycler can be achieve by this device.Ce travail est basé sur l'étude de l'interaction SAW/Liquide. Nous avons ainsi pu estimer la potentialité d'un système microfluidique à goutte à base d'ondes acoustiques de surfaces. Le système microfluidique a été réalisé sur un substrat piézoélectrique de LiNbO3 Y+128° propagation selon X. Nous avons utilisé des techniques classiques de Salle Blanche pour révéler les matrices d'électrodes interdigités. Afin de minimiser la force nécessaire à l'actionnement de la goutte, nous avons optimisé un procédé de dépôt plasma de couches minces fluorocarbonées. Le revêtement présentant le plus faible force de glissement a été réalisé sous (400 mT, 100 W). Ensuite, nous nous sommes intéressés aux phénomènes induits par l'interaction SAW/Liquide. Par une méthode de type PIV, nous avons pu visualiser la trajectoire de l'écoulement au sein de la goutte et déterminer la vitesse d'écoulement en fonction de la viscosité et de la puissance véhiculée par ces ondes élastiques. Puis, nous nous sommes intéressés à l'actionnement de goutte en fonction de différents paramètres tels que le volume et la viscosité. Le dernier chapitre est consacré aux effets thermiques liés à l'atténuation des ondes élastiques de surface à l'interface Solide/Liquide. Ces analyses ont été réalisées avec une caméra IR et révèlent que l'échauffement d'une goutte n'est pas négligeable. Finalement, les dispositifs à ondes acoustiques de surface ont un vrai potentiel en tant qu'outil microfluidique. En effet, en couplant maîtrise de la fonctionnalisation des surfaces et interaction SAW/Goutte, les applications sont nombreuses telles que : atomiseur, micro-nanodistributeur, actionneur, mélangeur, thermocycleur

Conception, étude et réalisation de micro-capteurs et micro-actionneurs chimiques et biologiques à base de dispositifs à ondes acoustiques de surface

Ce travail est basé sur l étude de l interaction SAW/Liquide. Nous avons ainsi pu estimer la potentialité d un système microfluidique à goutte à base d ondes acoustiques de surfaces. Le système microfluidique a été réalisé sur un substrat piézoélectrique de LiNbO3 Y+128 propagation selon X. Nous avons utilisé des techniques classiques de Salle Blanche pour révéler les matrices d électrodes interdigités. Afin de minimiser la force nécessaire à l actionnement de la goutte, nous avons optimisé un proce dé de dépôt plasma de couches minces fluorocarbonées. Le revêtement présentant le plus faible force de glissement a été réalisé sous (400 mT, 100 W). Ensuite, nous nous sommes intéressés aux phénomènes induits par l interaction SAW/Liquide. Par une méthode de type PIV, nous avons pu visualiser la trajectoire de l écoulement au sein de la goutte et déterminer la vitesse d écoulement en fonction de la viscosité et de la puissance véhiculée par ces ondes élastiques. Puis, nous nous sommes intéressés à l actionnement de goutte en fonction de différents paramètres tels que le volume et la viscosité. Le dernier chapitre est consacré aux effets thermiques liés à l atténuation des ondes élastiques de surface à l interface Solide/Liquide. Ces analyses ont été réalisées avec une caméra IR et révèlent que l échauffement d une goutte n est pas négligeable. Finalement, les dispositifs à ondes acoustiques de surface ont un vrai potentiel en tant qu outil microfluidique. En effet, en couplant maîtrise de la fonctionnalisation des surfaces et interaction SAW/Goutte, les applications sont nombreuses telles que: atomiseur, micro-nanodistributeur, actionneur, mélangeur, thermocycleur.This work deals with SAW/Liquid interaction. We want to evaluate the potentiality of a microfluidic system based on surface acoustic waves. This system was carried out on a LiNbO3 piezoelectric substrate, cut Y+128 X-propagating. We used clean room traditional techniques to reveal the interdigited transducers (IDTs). In order to minimize the required force to actuate a droplet, we have optimised plasma process to deposit fluorinated carbon films. The coating which presents the lowest sliding force was deposited at (400 mT, 100 W). Then, we have investigated the phenomena induced by the SAW/Liquid interaction. By PIV method, we have visualized the flow trajectory within the droplet and determined the streaming velocity as function of fluid viscosity and electrical power. Next, we have measured the droplet displacement velocity as function of volume and viscosity. Finally, we have shown important heating effects, related to the attenuation of the surface elastic waves at the Solid/Liquid interface. These analyses were carried out with an IR camera and reveal that a 20 l droplet with sufficient viscosity can be heated above 80C. To conclude, our surface acoustic wave device presents a real potential as microfluidic tool . Indeed, numerous applications, such as atomisation system, micro-nanodispenser, actuator, mixer, thermocycler can be achieve by this device.NANCY1-SCD Sciences & Techniques (545782101) / SudocSudocFranceF

Rayleigh Surface Acoustic Wave As an Efficient Heating System for Biological Reactions: Investigation of Microdroplet Temperature Uniformity

International audienceWhen a microdroplet is put on the Rayleigh surface acoustic wave path, longitudinal waves are radiated into the liquid and induce several phenomena such as the well-known surface acoustic wave streaming. At the same time, the temperature of the microdroplet increases as it has been shown. In this paper, we study the temperature uniformity of a microdroplet heated by Rayleigh surface acoustic wave for discrete microfluidic applications such as biological reactions. To precisely ascertain the temperature uniformity and not interfere with the biological reaction, we used an infrared camera. We then tested the temperature uniformity as a function of three parameters: the microdroplet volume, the Rayleigh surface acoustic wave frequency, and the continuous applied radio frequency power. Based on these results, we propose a new device structure to develop a future lab on a chip based on reaction temperatures

Biological Effects and Applications of Bulk and Surface Acoustic Waves on In Vitro Cultured Mammal Cells: New Insights

International audienceMedical imaging has relied on ultrasound (US) as an exploratory method for decades. Nonetheless, in cell biology, the numerous US applications are mainly in the research and development phase. In this review, we report the main effects on human or mammal cells of US induced by bulk or surface acoustic waves (SAW). At low frequencies, bulk US can lead to cell death. Under specific intensities and exposure times, however, cell proliferation and migration can be enhanced through cytoskeleton fluidization (a reorganization of the actin filaments and microtubules). Cavitation phenomena, frequencies of resonance close to those of the biological compounds, and mechanical transfers of energy from the acoustic pressure could explain those biological outcomes. At higher frequencies, no cavitation is observed. However, USs of high frequency stimulate ionic channels and increase cell permeability and transfection potency. Surface acoustic waves are increasingly exploited in microfluidics, especially for precise cell manipulations and cell sorting. With applications in diagnosis, infection, cancer treatment, or wound healing, US has remarkable potential. More mechanotransduction studies would be beneficial to understand the distinct roles of temperature rise, acoustic streaming and mechanical and electrical stimuli in the fiel

In situ characterization of biofluid using an optimized hybrid acousto-optic sensor array on a microfluidic cell

International audienc

Nano-particle mass sensing using phononic pillars

International audienceIn this work, we investigate the sensitivity of a pillar based metasurface in order to understand the behavior of the system in real tests conditions where the mass perturbation will not be homogeneous on all the system. The structure we study is composed in stacking alternate layers of Silica and Tungsten and presents a torsional resonant mode which presents a high quality factor and a high mass sensitivity, in a case of a homogeneous perturbation. In a case of a non-homogeneous mass-perturbation over the pillars, each pillar gives a contribution to the signal perturbation under the form of a shifted peak. These results show that each pillar gives a contribution to the output signal and that the high quality factor of the structure allows to distinguishing the different perturbations

Love waves dispersion by phononic pillars for nano-particle mass sensing

International audienceWe present a design of a pillared phononic crystal based structure for Love wave manipulation to achieve high mass sensitivity. The structure is made of phononic micro-pillars constructed by stacking tungsten and SiO2 layers, distributed on a substrate designed for Love wave propagation. The multilayered pillar allows the creation of bandgaps, which leads to the existence of resonant modes where the elastic energy is confined within the SiO2 free surface layer of the pillar. We study particularly a resonant mode where this layer exhibits torsional mechanical motion which can only be excited by shear horizontal surface waves. We show that Love wave interaction with the torsional mode gives rise to a sharp attenuation in the surface wave transmission spectrum with a high quality factor. We also study the variation of the mass sensitivity of the system by evaluating the resonant mode's frequency shift induced by a mass perturbation using two theoretical approaches: a perturbation theory based approximation and a numerical method. The system presents very promising mass sensitivity which provides an interesting approach to increase the detection performance of Love wave based bio-sensor