Influence de l’hydrodynamique sur les régimes de capture à une surface solide

Résumé :
La capture d’objets sur une surface solide dans un écoulement laminaire est impliquée dans de nombreuses applications, notamment en bioanalyse et en recherche biologique. Etudié depuis le début du 20ème siècle, cette capture fait intervenir trois mécanismes : convection de l’objet par le liquide au-dessus de la surface captatrice, diffusion de l’objet vers cette surface et enfin cinétique de réaction à la surface. Jusqu'à présent, les modèles de capture présents dans la littérature sont conçus pour des molécules injectées en continu. Or, de nombreuses situations courantes en biotechnologie ne correspondent pas à ce cas de figure. Elles mettent en jeu, par exemple, des objets plus complexes (nano/microparticules, objets déformables, …) ou injectés sous forme de bouchons de faibles volumes. L’objectif de cette thèse est, grâce à des expériences, des simulations numériques, et des modèles théoriques, de proposer de nouvelles lois de captures adaptées à ces situations courantes de la bioanalyse moderne. On montrera notamment que trois phénomènes doivent respectivement être pris en compte dans ces nouvelles lois de capture pour comprendre la spécificité de chacune de ces situations : l’effet de lift inertiel (pour les particules), l’effet de lift élastique (pour les objets déformables) et la dispersion de Taylor-Aris (pour les échantillons de faibles volumes).

Mots clés : Microfluidique, Détection, Lift, Inertie, Diffusion, Microparticules, Taylor-Aris, SPRI, Capture, Déformation élastique, Convection