inspirations innovatech

Inspirations,
news et dossiers

800.000 euros pour une plateforme microfluidique wallonne

Date de publication
4 septembre 2019
facebook twitter LinkedIn Google Mail Santé/Technologie Print
microfluidique

Trois entreprises wallonnes développent cet outil qui va permettre de réduire par 3 le temps de fabrication de ces dispositifs très innovants.

La plateforme permet aux industriels d’avoir accès à des technologies de très haute haute valeur ajoutée sans investissements lourds.

Cette fois, ça y est : votre cœur va mal. Votre médecin généraliste vous avait pourtant prévenu : « avec votre hygiène de vie, vous allez nous faire un accident cardiaque ». On appelle les urgences. Les premiers intervenants essaient de comprendre ce qui vous arrive. Vous faites un arrêt cardiaque, un infarctus (du myocarde), un accident vasculaire cérébral ? Quel que soit le diagnostic, c’est une urgence absolue, chaque minute compte. Mais cela ne se soigne pas de la même manière.

Bonne nouvelle. Aujourd’hui, le personnel médical peut réaliser des tests qui permettront de déterminer rapidement ce dont vous souffrez et de vous apporter les soins appropriés, le plus vite possible, quel que soit l’endroit où vous vous trouvez.

Et si ces tests peuvent aujourd’hui être réalisés n’importe où, c’est grâce à la microfluidique, qui est à la fois une science et une technique de fabrication.

De la plomberie miniature

La microfluidique, c’est de la plomberie miniature qui permet de réaliser des laboratoires d’analyse qui tiennent dans l’espace d’une goutte. Cette science, apparue dans les années ’90, étudie le comportement des fluides à l’échelle micro, leur écoulement au travers de microcanaux (- de 1mm).

Pourquoi étudier le mouvement des fluides dans des environnements aussi petits ? Parce que la miniaturisation a l’avantage d’augmenter la vitesse d’analyse, de réduire la taille des échantillons et la quantité de réactifs nécessaires. Elle est devenue ces dernières années une technologie en vogue de par sa flexibilité et sa capacité à intégrer et automatiser toute étape nécessitant une intervention humaine.

 

Quelles sont les applications marchés les plus importantes de cette nouvelle technologie ?

Aujourd’hui, la microfluidique a dépassé le stade de la recherche fondamentale pour donner naissance à des applications bien concrètes dans des secteurs forts différents comme les sciences de la vie, la chimie et la synthèse des matériaux. Des marchés à fort potentiel de croissance.

Les marchés principaux sont :

  • Les diagnostics in vitro (IVD) et les applications dans le domaine des sciences de la vie, les analyses dans les cliniques et les cliniques vétérinaires ;
  • La recherche pharmaceutique, la mise au point de médicaments, le screening de molécules ;
  • Les diagnostics délocalisés (Point of care): diagnostics proches chez le patient, dans le cabinet médical ou aux soins intensifs;
  • L’agro-alimentaire et l’environnement : analyse de l’eau (pesticides, bactéries), applications militaires, contrôles qualité en production ;
  • Les techniques d’analyse : cartouches pour spectrométrie de masse, préparation d’échantillons de chromatographie ;
  • Les technologies de micro-réactions chimiques, micromélangeurs et échangeurs de chaleur ;
  • Les applications médicales telles que inhalateurs, microaiguilles, micropompes implantables.

 

La Belgique n’est pas en reste : des projets de recherche et de développement sont en cours au sein de plusieurs PME wallonnes, avec le concours de Sirris. Le Centre de Recherche s’est en effet spécialisé depuis de nombreuses années dans le développement et le prototypage de dispositifs microfluidiques. D’ici une année, ces projets devraient voir le jour sur le marché.

Diagnostic « Lab On Chip »

MicrofluidiqueLe diagnostic avec les « Lab On Chip » (laboratoires sur puces ou microsystèmes d’analyse totale) est le premier domaine d’application de la microfluidique.

En Wallonie, Coris BioConcept, une entreprise de Gembloux, a développé depuis plusieurs années une nouvelle plate-forme de diagnostic médical entièrement automatisée et basée sur la technologie microfluidique. L’échantillon prélevé chez le patient y est inséré sur différentes puces fluidiques, en fonction des types d’analyse à effectuer.

Pour développer la puce d’analyse biomédicale, avec ses microcanaux de l’ordre de la fraction de millimètre, Coris a fait appel à l’expertise de Sirris en microfabrication (projets MICROLAB et PARADIS). Pour produire le prototype et la présérie de puces, Sirris a réalisé un micro-moule d’une précision extrême.

« Cette plate-forme de diagnostic développée par Coris BioConcept permet d’identifier simultanément plusieurs paramètres à partir d’un seul échantillon, dans des conditions extrêmement maîtrisées, explique Denis Vandormael, Senior Project Manager chez Sirris. L’échantillon à analyser est présenté sur une puce microfluidique (Lab-On-Chip). Cet outil permet d’identifier en moins d’une heure les bactéries impliquées dans les cas de septicémies, et leur facteur de résistance aux antibiotiques. Les conditions de test sont aussi mieux maîtrisées qu’en laboratoire, avec un gain de fiabilité à la clé. La rapidité et la fiabilité du diagnostic permet d’administrer plus rapidement le traitement adéquat.

Production en flux continu

Un projet de développement d’une plate-forme évolutive dédiée à la formulation industrielle en flux continu de produits encapsulés innovants vient d’être lancé. Ce projet Interreg, baptisé « In Flow », qui durera 3 ans, réunit les partenaires suivants : Sirris, ULiège (coordinateur), Maastricht University et DWI Leibniz Institute.

Son objectif est l’étude de nouvelles formulations et techniques de mise en oeuvre pour le conditionnement rapide et bon marché des médicaments ou de cosmétiques. A l’issue des 3 ans, 3 unités pilotes ouvertes seront développées et validées sur base de 2 produits finaux (production à l’échelle du kg).

Le projet In Flow

De nos jours, de nombreuses formulations pour le bien-être ou les soins de santé sont composées d’ingrédients actifs (parfums, vitamines, médicaments, insecticides…) encapsulés dans un matériau de support pour former des particules de 50 nanomètres, soit 50 milliardième de mètres (nm) à 500 micromètres (μm), c’est-à-dire 500 millionième de mètres. Bref: c’est très petit (la photo: nanoparticules d’argent).

Le rôle de cet enrobage est de protéger les ingrédients actifs, d’augmenter leur solubilité, de contrôler leur délivrance. Deux voies sont exploitables : une voie organique avec des polymères dégradables et une voie inorganique avec de la silice mésoporeuse.

Des matériaux efficaces sont disponibles mais il est nécessaire de développer des outils de formulation qui doivent être industrialisables.

La voie royale est d’intégrer la synthèse des monomères, la synthèse des matériaux de support et la formulation avec les ingrédients actifs dans un processus à flux continu au sein d’une plate-forme évolutive.

Pourquoi travailler en flux continu plutôt qu’en batch ?

Les technologies actuelles se déroulent en batch. Mais les coûts énergétiques sont souvent élevés (transfert de chaleur, de masse, dispositifs de contrôle …), les déchets générés sont parfois largement supérieurs aux produits synthétisés et les quantités de réactifs consommées sont importantes. De plus, certaines réactions ne peuvent tout simplement pas être adaptées à l’échelle industrielle, à cause des limitations techniques imposées par les systèmes batch.

Dès lors, la méthodologie de scaling-up consistant à reprendre des réactions développées en laboratoire pour les adapter à une échelle de production n’est parfois pas efficace.

Par contre, la microfluidique, qui repose sur la manipulation et le contrôle de fluides dans des volumes réduits mais en flux continu, garantit :

  • une qualité constante des phénomènes,
  • des temps d’interaction très courts,
  • des volumes réactionnels faibles,
  • un contrôle précis des conditions,
  • des économies d’énergie et des ressources.

 

De plus, cette approche offre la possibilité de paralléliser les réacteurs. Dès lors, ce qui a été validé dans un module fonctionnera dans 1000 ou 10 000 modules sans effets nouveaux. Le passage de l’étape R&D à une production en grande série n’est donc plus un problème.

Le dispensing de médicaments

« Aujourd’hui, explique sur le site de SANOFI le professeur Jacques Lewiner, directeur scientifique honoraire de l’École supérieure de physique chimie de Paris (ESPCI) et membre du Comité des Sages de l’Initiative EASI Paris Région, quand on vous injecte un médicament ou qu’on vous le fait avaler, sa concentration doit être très élevée car l’organisme va tout faire pour l’éliminer. On doit donc en administrer une dose beaucoup plus importante que nécessaire.

Avec la microfluidique, il sera encapsulé dans de toutes petites gouttelettes, dont l’enveloppe, poreuse, sera attirée par certains organes ou certaines cellules. Ce qui permettra de libérer le principe actif en bonne quantité, directement au bon endroit. Et ce parfois pendant plusieurs mois… ».

Une plateforme microfluidique wallonne

Preuve de l’intérêt des industriels pour cette technologie, les sociétés Coris BioConcept, Simonis Plastic et Unisensor ont décidé d’unir leur force pour développer une plateforme de micro-injection à haut débit dédiée à la fabrication de prototypes microfluidiques. Un projet porté par le pôle Mecatech.

Pourquoi cette plateforme ? A la fois pour réduire sensiblement le temps de fabrication des prototypes – à l’heure actuelle, on enregistre des temps de développement de produit fini de plusieurs années – et parce qu’il n’existait pas en Wallonie d’injecteur spécialisés en microfluidique, obligeant les sociétés qui développent de tels dispositifs à faire injecter leur produit à l’étranger. Une situation qui rend parfois difficile l’interaction entre développeurs et injecteurs et qui contribue elle aussi à la lenteur des développements.

Cette plateforme devrait réduire par trois les temps de développement. Elle comprend:

  • un banc d’électroformage;
  • une station de micro-électroérosion avec microscope permettant une analyse métrologique in situ de l’insert;
  • une presse d’injection-compression équipée d’une technologie « Variotherm » pour la thermorégulation du moule.

Les inserts-prototypes de moule seront fabriqués chez Sirris où seront localisés les principaux équipements et seront transférés dans les moules de Simonis Plastic qui se chargera de l’injection grande série des dispositifs microfluidiques.

Cette plateforme, qui bénéficie d’un budget de 800.000 euros mis à disposition par la Région wallonne, une fois mise en place et fonctionnelle, sera ouverte à toute société, université et centre de Recherche voulant injecter de nouveaux prototypes microfluidiques en Wallonie en un temps optimal.

 

Un concept qui semble séduire bon nombre d’entreprises car ce cadre permet aux industriels d’avoir accès à des technologies de très haute valeur ajoutée sans pour autant devoir investir lourdement. Le risque est donc partagé et permet d’investir dans des nouveaux secteurs et applications telles que pour les dispositifs médicaux.

Par son implication dans ce projet, le pôle Mecatech contribue au développement des acteurs dans le médical ce qui renforce d’avantage l’initiative en cours de MedTech Wallonia. MedTech Wallonia est l’ambassadeur de toutes les entreprises actives dans les dispositifs médicaux de la Wallonie, vitrine de l’écosystème wallon pour l’extérieur et facilitateur de mise en relation entre acteurs wallons dans ce secteur.

Le projet In Flow est réalisé dans le cadre du Programme Interreg V-A Euregio Meuse-Rhin, avec 2,1 millions d’euros provenant du Fonds européen de développement régional (FEDER). En investissant des fonds de l’UE dans des projets Interreg, l’Union européenne investit directement dans le développement économique, l’innovation, le développement territorial, l’inclusion sociale et l’éducation dans l’Euregio Meuse-Rhin.


Vous souhaitez rester au courant de nos articles? Abonnez-vous à notre newsletter.

Besoin d’un soutien dans le développement de vos innovations? Contactez nos conseillers.

l'équipe de rédaction InnovaTech

Par

L'équipe de rédaction d'InnovaTech est composée d'experts en innovation technologique et en communication.

Website Facebook Twitter LinkedIn

Services associés

coach

Bénéficiez d’un coach

communication presse

Communication presse