Cell patterning using a dielectrophoretic–hydrodynamic trap

The paper presents a dielectrophoretic method for cell patterning using dielectrophoretic–hydrodynamic trap. A distinctive characteristic of the device is that the dielectrophoretic (DEP) force is generated using a structure that combines conventional electrode-based DEP (eDEP) with insulator-based DEP method (iDEP). The conventional eDEP force is generated across the microfluidic channel between a top plate indium tin oxide electrode and a thin CrAu electrode. Meantime, an isolating cage built from SU8 photoresist around the thin electrode modifies the electric field generating an iDEP force. The cells that are flowing through a microfluidic channel are trapped in the SU8 cage by the total DEP force. As a result, according to the cell dimension and the thickness of the SU8 layer, different cell patterns can be achieved. If the cell’s size is sensitively smaller than the dimensions of the hydrodynamic trap, due to the dipole–dipole interaction, the cell can be organized in 3D structures. The trapping method can be used for conducting genetic, biochemical or physiological studies on cells

The multiple faces of self-assembled lipidic systems

Lipids, the building blocks of cells, common to every living organisms, have the propensity to self-assemble into well-defined structures over short and long-range spatial scales. The driving forces have their roots mainly in the hydrophobic effect and electrostatic interactions. Membranes in lamellar phase are ubiquitous in cellular compartments and can phase-separate upon mixing lipids in different liquid-crystalline states. Hexagonal phases and especially cubic phases can be synthesized and observed in vivo as well. Membrane often closes up into a vesicle whose shape is determined by the interplay of curvature, area difference elasticity and line tension energies, and can adopt the form of a sphere, a tube, a prolate, a starfish and many more. Complexes made of lipids and polyelectrolytes or inorganic materials exhibit a rich diversity of structural morphologies due to additional interactions which become increasingly hard to track without the aid of suitable computer models. From the plasma membrane of archaebacteria to gene delivery, self-assembled lipidic systems have left their mark in cell biology and nanobiotechnology; however, the underlying physics is yet to be fully unraveled

A Fluorescent Glycolipid-Binding Peptide Probe Traces Cholesterol Dependent Microdomain-Derived Trafficking Pathways

10.1371/journal.pone.0002933PLoS ONE38

Compartimentation microscopique: depuis les microchambres femtolitriques jusqu'aux particules pseudo-virales

Avec l'avènement de la microélectronique et des techniques de miniaturisation, de nouveaux domaines transdisciplinaires sont nés au confluent des sciences de l'ingénieur, de la matière et du vivant. La technologie a désormais investi l'échelle du nanomètre ; elle parvient à sonder, mais aussi surtout à façonner les constituants élémentaires de la matière synthétique et organique, depuis les atomes jusqu'aux complexes macromoléculaires. La nécessité d'isoler des molécules et des assemblages supramoléculaires est motivée par leur découplage du milieu environnant avec lequel ils interagissent. Des stratégies de compartimentation se sont devéloppées pour répondre aux besoins grandissants d'isolement de ces entités, en particulier à travers deux approches classiques en nanotechnologie : top-down et bottom-up. L'approche top-down consiste à "sculpter" la matière pour lui conférer des dimensions compatibles avec les objets à confiner. La lithographie et les techniques de microfabrication en général rentrent typiquement dans cette catégorie. Des stratégies microfluidiques destinées à manipuler spécifiquement des assemblages supramoléculaires ont été ainsi développées soit en vu d'applications pour la microanalyse totale, soit pour des études biophysiques fondamentales. Dans l'approche bottom-up, des molécules de natures différentes sont agencées pour former l'entité qui va confiner les objets d'intérêt. La chimie et le vivant procèdent par cette approche pour synthétiser des assemblages supramoléculaires et des organismes. Dans cette optique, la compaction de polyélectrolytes par des agents lipidiques en particules nanométriques a été étudiée. Cette stratégie permet en particulier de transférer des gènes au sein des cellules. Enfin, toujours dans le cadre d'une approche bottom-up de la compartimentation, nous présentons une méthodologie résolument bio-inspirée qui exploite les propriétés naturelles d'auto-assemblage des virus. Cette autre statégie ouvre la voie à l'encapsulation d'une large variété de molécules et de nano-objets. Elle tire avantage de l'extraordinaire précision moléculaire de l'assemblage d'un virus et vise à tirer profit de ses propriétés circulatoires dans l'organisme. C'est dans cet esprit que se clôt ce mémoire avec une présentation succinte des perspectives à long terme orientées autour de l'assemblage de systèmes viro-inspirés. Les objectifs seront d'élucider les mécanismes moléculaires sur des systèmes de complexité croissante, et en parallèle de maîtriser ces mécanismes via le développement de méthodologies d'auto-assemblage dirigé

Caractérisation, Modélisation et Contrôle des Scénarios Avancés dans le Tokamak Européen JET

The advanced scenarios, developed for less than ten years with the internal transport barriers and the control of current profile, give rise to a ‘new deal' for the tokamak as a future thermonuclear controlled fusion reactor. The Joint European Torus (JET) in United Kingdom is presently the most powerful device in terms of fusion power and it has allowed to acquire a great experience in these improved confinement regimes. The reduction of turbulent transport, considered now as closely linked to the shape of current profile optimised for instance by lower hybrid current drive or the self-generated bootstrap current, can be characterised by a dimensionless criterion. Most of useful information related to the transport barriers are thus available. Large database analysis and real time plasma control are envisaged as attractive applications. The so-called “S”-shaped transport models exhibit some interesting properties in fair agreement with the experiments, while the non-linear multivariate dependencies of thermal diffusivity can be approximated by a neural network, suggesting a new approach for transport investigation and modelling. Finally, the first experimental demonstrations of real time control of internal transport barriers and current profile have been performed on JET. Sophisticated feedback algorithms have been proposed and are being numerically tested to achieve steady-state and efficient plasmas.Les scénarios avancés, développés depuis moins d'une dizaine d'année avec la découverte des barrières internes de transport et la maîtrise du profil de courant, insufflent un nouvel élan au tokamak en direction d'un futur réacteur à fusion thermonucléaire contrôlée. Le Joint European Torus (JET) installé au Royaume-Uni, est actuellement le dispositif expérimental le plus performant au monde en terme de puissance fusion. Il a permis d'acquérir une riche expertise sur ces régimes à confinement amélioré. La réduction du transport turbulent, désormais indissociable de l'optimisation de la forme du profil de courant - obtenue par exemple avec l'onde hybride ou le courant autogénéré de bootstrap, peut être caractérisée simplement à l'aide d'un critère qui donne accès à la plupart des informations utiles concernant les barrières . Ses deux principaux domaines d'utilisation sont l'analyse des bases de données et les applications temps réel. Les modèles de transport dits de courbe en « S » exhibent des propriétés intéressantes que conforte l'expérience, tandis que les dépendances non-linéaires et multivariables de la diffusivité thermique du plasma peuvent être approchées grâce à un réseau de neurones, suggérant un nouveau moyen d'investigation et de modélisation du transport. Enfin, les toutes premières démonstrations expérimentales de contrôle en temps réel des barrières internes de transport et du profil de courant ont été réalisées sur JET, ouvrant la voie à des systèmes d'asservissement sophistiqués

Caractérisation, modélisation et contrôle des scénarios avancés dans le tokamak européen JET

Les scénarios avancés, développés depuis moins d'un dizaine d'années avec la découverte des barrières internes de transport et la maîtrise du profil de courant, insufflent un nouvel élan au tokamak en direction d'un futur réacteur à fusion thermonucléaire contrôlée. Le Joint European Torus (JET) installé au Royaume-Uni, est actuellement le dispositif expérimental le plus performant au monde en terme de puissance fusion. Il a permis d'acquérir une riche expertise sur ces régimes à confinement amélioré. La réduction du transport turbulent, désormais indissociable de l'optimisation de la forme du profil de courant -obtenue par exemple avec l'onde hybride ou le courant autogénéré de bootstrap, peut-être caractérisée simplement à l'aide d'un critère qui donne accès à la plupart des informations utiles concernant les barrières. Ses deux principaux domaines d'utilisation sont l'analyse des bases de données et les applications temps réel. Les modèles de transport dits de courbe en "S" exhibent des propriétés intéressantes que conforte l'expérience, tandis que les dépendances non-linéaires et multivariables de la diffusion thermique du plasma peuvent être approchées grâce à un réseau de neurones, suggérant un nouveau moyen d'investigation et de modélisation du transport. Enfin, les toutes premières démonstrations expérimentales de contrôle en temps réel des barrières internes de transport et du profil de courant ont été réalisées sur JET, ouvrant la voie à des systèmes d'asservissement sophistiqués.AIX-MARSEILLE1-BU Sci.St Charles (130552104) / SudocSudocFranceF

Supramolecular Assemblies of Lipid-Coated Polyelectrolytes

International audienceWe reveal the existence of a general class of supramolecular assemblies made up of lipid-coated polyelectrolytes including the celebrated lipid-nucleic acid complexes. With the aid of high-resolution cryo-electron microscopy, we unveil the nanoscale internal organization of assemblies generated with a wide range of synthetic and biological polyelectrolytes, several of them being investigated in this context for the first time, namely, poly(styrene sulfonic acid), carboxylmethylcellulose, and filamentous actin. Using an original coarse-grained model representing lipid-coated polyelectrolytes as semiflexible tubes, we thoroughly explored the morphologies resulting from the self-assembly process as a function of tube lengths and rigidities; the computed structures are fully consistent with the experimental observations. In particular, we found a strong extension of the correlation range of the order parameter as the rigidity of the lipid-coated polyelectrolytes increases. Electrostatic interactions provide a stabilizing mechanism leading to finite-size equilibrium assemblies. These assemblies may constitute a generic route for interfacing polyelectrolytes to living cells to perform gene delivery, for instance