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1 ESPCI ParisTech

Abstract : Paper properties such as capillary pump, affordability and availability made it suitable for medical diagnostics in logistic and economic field constraints. Upstream of application, we studied liquid flows in wax-confined geometries. Hydrodynamic focus coupled to evaporation creates a concentrator effect reaching an amplification factor of 1000. Diagnosis continuity from the point of care to testing laboratory is insured thanks to hybrid paper-microsystem devices. In this thesis, the elution of dried samples in paper is quantified and its compatibility with various microfluidic functions demonstrated. We were interested in two diagnostics application: detection of a cardiac biomarker by immunoassay and of Ebola virus by nucleic acids amplification RT-RPA. With simple paper devices and a colorimetric signal, Troponin has been detected until a concentration of 1 ng-mL. Early diagnostics of infectious diseases is made possible with molecular biology on paper. After laboratory preliminary developments on synthetic RNA strains, experiments performed in Guinea with clinical samples, from ready to use papers, with carry-on equipments achieved a sensitivity of 85.3%. Multiplexed diagnostics is obtained in multilayered geometries enabling simultaneous tests and controls. Finally, application to other pathogens, like HIV and Dengue, showed paper limits from its uncontrolled bio-chemical environment.

Rsum : Les proprits du papier - pompe capillaire, prix et disponibilit - lui permettent de rpondre tout type de contraintes logistiques et conomiques d-un diagnostic mdical de terrain. En amont de l-application, nous avons tudi les coulements dans des gomtries confines par des barrires de cire. Une focalisation hydrodynamique associe l-vaporation, cre un effet de concentrateur atteignant un facteur d-amplification de 1000. La continuit du diagnostic depuis le terrain jusqu-au laboratoire est assure par des dispositifs hybrides papier-microsystmes. Dans cette thse, l-lution d-chantillons schs dans le papier est quantifie et sa compatibilit avec diffrentes fonctions microfluidiques dmontre. Nous nous sommes intresss deux applications de diagnostic : la dtection d-un biomarqueur cardiaque par immunoessai et celle du virus Ebola par amplification d-acides nucliques RT-RPA. Avec un dispositif papier simple et une rvlation colorimtrique, la troponine a t dtecte jusqu- une concentration de 1 ng-mL. Le diagnostic prcoce de maladies infectieuses est rendu possible par la biologie molculaire sur papier. Aprs des dveloppements en laboratoires sur ARN synthtiques, des expriences ralises en Guine, sur des chantillons cliniques, partir de papiers prts l-emploi, avec une instrumentation transportable ont atteint une sensibilit 85.3%. Le multiplexage du diagnostic est obtenu dans des gomtries multicouches par la ralisation simultane de tests et contrles. Enfin, l-application d-autres pathognes comme HIV et la Dengue, a montr les limites du papier et de son environnement biochimique non contrl.

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Keywords : Paper microfluidics NAAT Ebola virus

Mots-cls : RT-RPA Ebola Microfluidique papier Concentration lution





Autor: Laura Magro -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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