Wirelessly powered drug-free and anti-infective smart bandage for chronic wound care

We present a wirelessly powered ultraviolet-C (UVC) radiation-based disinfecting bandage for sterilization and treatment in chronic wound care and management. The bandage contains embedded low-power UV light-emitting diodes (LEDs) in the 265 to 285 nm range with the light emission controlled via a microcontroller. An inductive coil is seamlessly concealed in the fabric bandage and coupled with a rectifier circuit to enable 6.78 MHz wireless power transfer (WPT). The maximum WPT efficiency of the coils is 83% in free space and 75% on the body at a coupling distance of 4.5 cm. Measurements show that the UVC LEDs are emitting radiant power of about 0.6 mW and 6.8 mW with and without fabric bandage, respectively, when wirelessly powered. The ability of the bandage to inactivate microorganisms was examined in a laboratory which shows that the system can effectively eradicate Gram-negative bacteria, Pseudoalteromonas sp. D41 strain, on surfaces in six hours. The proposed smart bandage system is low-cost, battery-free, flexible and can be easily mounted on the human body and, therefore, shows great promise for the treatment of persistent infections in chronic wound care

Preparation and characterization of hybrid organic - inorganic materials : application to ophthalmic optics

Cette thèse s'inscrit dans le projet optique digital porté par la société Essilor, leader mondial dans le domaine de l'optique ophtalmique. La collaboration entre le laboratoire Charles Coulomb et Essilor a donné naissance à une nouvelle génération de systèmes optiques apposés directement sur le verre ophtalmique. Ce système est constitué de microcuves remplies d'un autre matériau pouvant être différent d'une cuve à l'autre. Il en résulte une pixellisation de la surface permettant des phénomènes optiques innovants. La première partie de ce travail est consacrée à la synthèse et à la caractérisation de résines hybrides organiques-inorganiques photosensibles fonctionnant à différentes longueurs d'ondes. Le but est de créer les microcuves par un procédé de photolithographie dont la rigidité est telle que les murs puissent résister au remplissage par un liquide. Les polymérisations minérales et organiques de ces résines ont été étudiées d'un point de vue structural (spectroscopie infrarouge et RMN), mécanique (technique de nanoindentation) et texturale (absorption - désorption de gaz). La deuxième partie porte sur l'incorporation d'une couche ultraporeuse à l'intérieur des microcuves. Le choix final s'est porté sur un aérogel de silice mélangé à un polymère et réalisé par séchage en condition supercritique du CO2. Ses propriétés sont caractérisées par diverses techniques comme le MEB, les spectroscopies infrarouge et UV-Visible, la microscopie AFM et la nanoindentation. Ce système constitué de microcuves remplies d'un matériau ultraporeux peut alors être imprégné localement par différents liquides d'indice de réfraction variés afin d'obtenir les effets optiques désirés.This thesis is feeling part of the optical digital project carried out by Essilor, the world leader in the ophthalmic optics field. The collaboration between the Charles Coulomb Laboratory (LCC) and Essilor has spawned a new generation of optical systems affixed directly on the ophthalmic glass. This system consists of microtanks filled with material that may be different from one tank to the other. The result is a pixelated surface which can be lead to innovative optical phenomena. The first part of this work is devoted to the synthesis and characterization of photosensitive organic-inorganic hybrid resins operating at different wavelengths. The goal is to create by a photolithography process microtanks whose rigidity is such that the walls can resist with a liquid filling. Polymerizations of hybrid photosensitive resins have been studied in a structural (infrared and NMR spectroscopy), mechanical (nanoindentation technique) and textural (absorption - desorption of gas) way. The second part focuses on the ultraporous layer incorporation inside microtanks. The final choice fell on silica aerogel containing polymer and obtained under CO2 supercritical drying conditions. Its properties are characterized by various techniques such as SEM, infrared and UV-Visible spectroscopy, AFM microscopy and nanoindentation technique. The all system consists of microtanks filled with an ultraporous material which can be locally impregnated by different liquids with a varied refractive index to obtain the desired optical effects

MICROSTRUCTURATION 3D ET BIOIMPRESSION

National audienceLes technologies de fabrication additive (aussi appelées Impression 3D) constituent un nouveau paradigme pour la fabrication de microsystèmes intégrés. En effet, la possibilité de concevoir et d’imprimer des objets tridimensionnels, selon un schéma de fabrication directe et adaptée au prototypage rapide, a le potentiel de transformer les méthodes actuelles de production dans le domaine de la recherche et de l’industrie. Les domaines d’applications sont très vastes et multi-échelles : ils couvrent aussi bien les secteurs du bâtiment, de l’aéronautique, du biomédical (implants dentaires, prothèses, …) que la joaillerie. Malgré leur potentiel, les méthodes d’impression utilisées à l’heure actuelles restent limitées par certains verrous technologiques liés notamment à la résolution (la limite des 50 µm reste difficile à franchir) et à la capacité de réaliser des impressions multimatériaux pour fabriquer des composants 3D hétérogènes intégrant par exemple des fonctionnalités électriques ou optiques. Ces contraintes sont particulièrement importantes dans les domaines de la microélectronique, de l’optique intégrée, de la microfluidique, des dispositifs médicaux de détection, de l’ingénierie des tissus pour lesquelles les méthodes actuelles, bien qu’offrant une résolution nanométrique, restent incapables de structurer la matière dans la troisième dimension. Dans ces applications, la mise au point de méthodes et de procédés d’intégration et de structuration 3D de matériaux fonctionnels à des dimensions micrométriques est essentiel pour poursuivre les développements de R&D tant au niveau académique qu’au niveau industriel.Parmi les nombreuses approches existantes dans le domaine de l’impression 3D, la stéréolithographie (basée sur un principe de photo-polymérisation assistée par laser) constitue une des techniques les plus prometteuses pour combler les limitations actuelles en termes de résolution. En effet, outre des améliorations logicielles importantes, la majorité des systèmes de stéréolithographie utilisés à l’heure actuelles restent limités par leur faible résolution planaire (la limite des 50 µm reste difficile à franchir) et une incapacité à réaliser des impressions multi-matériaux. C’est dans l’optique de lever ces verrous technologiques que la plateforme MultiFAB (partie intégrante du réseau RENATECH), financée par la région sur des fonds FEDER, a été créé.La première partie de cet exposé sera dédié à la microstructuration 3D au travers d’exemples d’applications (microsystèmes, structures microfluidiques, supports de culture)1,2 réalisées avec un équipement DILASE 3D (Fig. 1 et 2), constituant l’état de l’art en terme de résolution (résolution fixe en x, y et z de 5 µm). Une seconde partie traitera du développement de microenvironnements 3D de culture bio-inspirés reproduisant de façon contrôlée les spécificités de l’environnement naturel des cellules essentiel en biologie et en médecine. Dans ce contexte, le prototype de bioimprimante « LAMP » sera présenté. Ce dernier, breveté par le CNRS, permet d’atteindre une résolution de 30 µm. Il est également possible d’imprimer différents matériaux intégrés dans une même structure. Cet équipement a été spécialement développé pour permettre l’impression de matériaux hydrogels et de cellules vivantes dans le but de générer des modèles de microenvironnement de culture et de tissus

Elaboration et caractérisation de matériaux hybrides organiques - inorganiques (application à l'optique ophtalmique)

Cette thèse s'inscrit dans le projet optique digital porté par la société Essilor, leader mondial dans le domaine de l'optique ophtalmique. La collaboration entre le laboratoire Charles Coulomb et Essilor a donné naissance à une nouvelle génération de systèmes optiques apposés directement sur le verre ophtalmique. Ce système est constitué de microcuves remplies d'un autre matériau pouvant être différent d'une cuve à l'autre. Il en résulte une pixellisation de la surface permettant des phénomènes optiques innovants. La première partie de ce travail est consacrée à la synthèse et à la caractérisation de résines hybrides organiques-inorganiques photosensibles fonctionnant à différentes longueurs d'ondes. Le but est de créer les microcuves par un procédé de photolithographie dont la rigidité est telle que les murs puissent résister au remplissage par un liquide. Les polymérisations minérales et organiques de ces résines ont été étudiées d'un point de vue structural (spectroscopie infrarouge et RMN), mécanique (technique de nanoindentation) et texturale (absorption - désorption de gaz). La deuxième partie porte sur l'incorporation d'une couche ultraporeuse à l'intérieur des microcuves. Le choix final s'est porté sur un aérogel de silice mélangé à un polymère et réalisé par séchage en condition supercritique du CO2. Ses propriétés sont caractérisées par diverses techniques comme le MEB, les spectroscopies infrarouge et UV-Visible, la microscopie AFM et la nanoindentation. Ce système constitué de microcuves remplies d'un matériau ultraporeux peut alors être imprégné localement par différents liquides d'indice de réfraction variés afin d'obtenir les effets optiques désirés.This thesis is feeling part of the optical digital project carried out by Essilor, the world leader in the ophthalmic optics field. The collaboration between the Charles Coulomb Laboratory (LCC) and Essilor has spawned a new generation of optical systems affixed directly on the ophthalmic glass. This system consists of microtanks filled with material that may be different from one tank to the other. The result is a pixelated surface which can be lead to innovative optical phenomena. The first part of this work is devoted to the synthesis and characterization of photosensitive organic-inorganic hybrid resins operating at different wavelengths. The goal is to create by a photolithography process microtanks whose rigidity is such that the walls can resist with a liquid filling. Polymerizations of hybrid photosensitive resins have been studied in a structural (infrared and NMR spectroscopy), mechanical (nanoindentation technique) and textural (absorption - desorption of gas) way. The second part focuses on the ultraporous layer incorporation inside microtanks. The final choice fell on silica aerogel containing polymer and obtained under CO2 supercritical drying conditions. Its properties are characterized by various techniques such as SEM, infrared and UV-Visible spectroscopy, AFM microscopy and nanoindentation technique. The all system consists of microtanks filled with an ultraporous material which can be locally impregnated by different liquids with a varied refractive index to obtain the desired optical effects.MONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF

Pressure-driven actuators based on dry-films lamination

International audiencePressure-driven microfluidic valves have been extensively used since their apparition in 2000, mainly using PDMS as their constitutive material. While PDMS valves processing is well suited to rapid prototyping, it is not optimal for large-scale manufacturing. We offer an alternative approach based on the double exposure of laminated DF-1000 Series dry-films. Every layer is processed by conventionnal photolithography. It allows excellent alignment precision and a mass-production compatible workflow at the wafer scale level. This work was partly supported by the french RENATECH network

AN INTEGRATED MAGNETOFLUIDIC DEVICE ENABLING NOVEL ACUTATION FUNCTIONALITIES

International audienceWe report a simple solution for implementing a new set of reconfigurable magnetophoretic functions in a highly integrated hybrid magnetofluidic device. Using a dry film lamination technique, we designed and built a device enabling magnetic actuation of superparamagnetic beads at cell resolution, with attrac-tion and repulsion possibilities, for essential functions such as focusing and trapping

Mesoscale 3D printing with micrometric resolution

International audienceHere, we report on a novel 3D fabrication methodology, based on single-photon photopolymerization, able to realize meso-scale 2D and 3D architectures of several mm volume size with micrometric resolution by automatically adapting laser power, writing speed and z-slicing for each area of the design