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Défis technologiques >> Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux
9 proposition(s).

Développement d'un dispositif médical pour la détection simultanée haute sensibilité de biomarqueurs sanguins pour la prise en charge terrain des patients en souffrance cardiaque

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Biologie et Architecture Microfluidiques

Ecole d'ingénieur ou master en ingénierie biomédicale

01-09-2020

SL-DRT-20-0451

myriam.cubizolles@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Les systèmes de santé doivent s'adapter à de nouvelles contraintes sociétales et économiques, et elles s'avèrent un défi majeur à relever dans le cadre de la médecine du futur. Dans les situations d'urgence où la prise de décision du praticien doit être rapide et efficace, les dispositifs d'analyses in vitro au chevet du patient (POC) fournissent une aide précieuse au diagnostic pour améliorer le soin des patients. Le sujet de thèse proposé s'inscrit dans ce contexte, afin d'explorer une nouvelle voie de dosage de biomarqueurs sanguins (protéines, petites molécules), alternative au « gold standard » que sont les immuno-essais de type ELISA, utilisant une immuno-détection couplée à une amplification enzymatique. Nous proposons d'étudier une approche innovante afin de mettre au point un dispositif médical pour la détection très sensible de différents biomarqueurs sanguins représentatifs de pathologies cardiaques. Cette démarche est basée sur l'utilisation de réactifs originaux (aptamères) permettant une amplification biomoléculaire isotherme multiplexée, rapide et haute sensibilité, couplée à l'intégration et l'automatisation du protocole dans des cartouches microfluidiques dédiées. Le dispositif médical développé sera testé sur des échantillons cliniques.

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Développement de matériaux cellulosiques pour la fabrication de dispositifs médicaux par stéréolithographie

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire de Formulation des Matériaux

Chimie des matériaux, option polymères

01-11-2020

SL-DRT-20-0628

sebastien.rolere@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Le développement de nouveaux dispositifs médicaux nécessite l'utilisation de matériaux très performants. Ces matériaux, aux propriétés de biocompatibilité et de biodégradabilité contrôlée, et pouvant présenter des propriétés bio-spécifiques particulières (e.g. mucoadhésion, caractère antibactérien, affinité biologique) sont au c?ur des travaux de recherche centrés autour de la Médecine du Futur. La mise en forme de ces nouveaux matériaux peut nécessiter le déploiement de technologies de fabrication additive, particulièrement bien adaptées aux spécificités du domaine biomédical. La stéréolithographie (SLA) permet notamment d'élaborer des formes complexes à partir de matériaux préalablement sous forme liquide, par photo-polymérisation sous rayonnement ultraviolet. La SLA est actuellement considérée pour le développement de dispositifs médicaux à partir de dérivés de cellulose. Ce matériau biocompatible constitue le polymère biosourcé le plus abondant sur Terre, et permet d'envisager de nombreuses fonctionnalités de par ses nombreux sites potentiels de modification chimique. L'objectif de ces travaux de thèse est l'élaboration par SLA de dispositifs présentant des propriétés bio-spécifiques à partir de matériaux cellulosiques modifiés chimiquement, pour des applications dans le domaine biomédical.

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Dispositifs intégrés couplant micro-aiguilles et bioélectrodes pour la détection électrochimique transdermique

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Chimie, Capteurs et Biomatériaux

Master 2 Chimie, spécialité polymères ou électrochimie

01-10-2020

SL-DRT-20-0673

isabelle.texier-nogues@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Les capteurs électrochimiques suscitent un intérêt considérable en raison de leur immense potentiel de surveillance portable et rapide de la santé des personnes. Les dispositifs actuels sont limités à la détection d'un seul analyte (principalement du glucose) dans des biofluides, sur de courtes périodes, en utilisant une collecte d'échantillons invasive. Dans cette thèse, nous proposons de combiner la technologie des capteurs électro-enzymatiques à un échantillonnage de fluide interstitiel à base de micro-aiguilles (MN), peu invasif et indolore, pour la détection rapide de différents biomarqueurs (par exemple, le glucose et le nitrate). L'objectif est d'établir une plate-forme sensible et pratique pour la détection des analytes afin d'améliorer le profilage métabolique du diabète et des maladies cardiovasculaires. Cette thèse explorera l'utilisation de microaiguilles formant un hydrogel (par exemple à base de polysaccharides) couplées à des systèmes à une / deux bioélectrodes pour la transduction de signaux électrochimiques. Les propriétés mécaniques et structurelles de la phase polymère, et les performances des capteurs, seront caractérisées et optimisées. Des tests de tolérance seront effectués avec les premiers prototypes sur des rongeurs. La thèse se déroulera au DTBS CEA Grenoble, ainsi qu'au Dpt. de Chimie Moléculaire (UGA, collab. Dr. Gross). Le candidat sera titulaire d'un Master 2 en Chimie, spécialité chimie des polymères, biomatériaux ou électrochimie.

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Simulations acoustiques transcrâniennes et imagerie adaptative rapides pour la dosimétrie personnalisée en thérapie ultrasonore du cerveau

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Simulation et Modélisation en Acoustique

école d'ingénieur ou master 2 simulation, imagerie

01-10-2020

SL-DRT-20-0700

sylvain.chatillon@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Le traitement des maladies cérébrales reste très difficile, principalement en raison du faible accès des agents pharmacologiques au cerveau dû à la présence de la barrière hémato-encéphalique (BHE). La focalisation d'ondes ultrasonores de faible intensité au sein du cerveau, combinée à des microbulles circulantes (agents de contraste ultrasonores), augmente considérablement la libération du médicament dans le tissu cérébral, avec un effet thérapeutique établi dans de nombreux modèles animaux. Cette perméabilisation de la BHE est non invasive, locale et réversible à condition que l'intensité du faisceau soit bien contrôlée à travers le crâne car l'implosion de microbulles pourrait entraîner des microhémorragies. La structure et la géométrie complexe de l'os du crâne conduisent à une forte atténuation ainsi que des déphasages spécifiques du front d'onde ultrasonore lors de sa traversée. Les caracxtéristiques de la tâche focale sont fortement altérées et le recours à la simulation personnalisée est inévitable afin de garantir une thérapie reproductible, contrôlée et sûre. Ces aberrations peuvent être corrigées en utilisant une sonde ultrasonore multiéléments de grande ouverture associée à des lois de retards calculées notamment à partir de modèles de propagation des ondes ultrasonores, utilisant une description de la morphologie du crâne obtenue par IRM ou tomodensitométrie (CT). En outre, la relative instabilité des microbulles rend nécessaire la surveillance de leur activité de cavitation afin de pouvoir intervenir en temps réel en cas de signature acoustique annonçant un risque de lésion définitive des tissus (cavitation ultra-harmonique et large bande). Ainsi, dans les travaux précédents de NeuroSpin, l'utilisation d'une boucle de rétroaction basée sur des détecteurs passifs de cavitation permet de garantir la sécurité du protocole chez le macaque. Pour aller plus loin que la simple détection de ces signaux, il serait souhaitable de pouvoir cartographier cette activité à travers le crâne à l'aide d'imagerie passive avec correction d'aberration à la réception. L'objectif de la thèse est d'adapter et d'optimiser les outils numériques de simulation et d'imagerie développés par le CEA-LIST pour les applications de Contrôle Non Destructif (CND) afin: (i) de prédire et de corriger le champ de pression obtenu lors d'un traitement par ultrasons focalisés transcrâniens et (ii) d'améliorer de manière significative la qualité de la cartographie passive de cavitation acoustique pendant l'intervention. Cette thèse, menée en collaboration entre l'équipe de S. Chatillon à la DRT/LIST et celle de B. Larrat à la DRF/JOLIOT/NeuroSpin, comportera les trois étapes suivantes : - Validation du modèle de propagation sur des échantillons de crânes humains. - Optimisation de la trajectoire pour atteindre un point cible à traiter (problème inverse). - Imagerie transcrânienne de l'activité de cavitation des microbulles pendant l'intervention

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Détection colorimétrique des pesticides organophosphorés : Synthèse des chromogènes et développement de papiers détecteurs

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire Synthèse et Intégration des Nanomatériaux

Ingénieur chimiste

01-09-2020

SL-DRT-20-0714

sebastien.penlou@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Cette thèse porte sur le design et la synthèse de chromogènes et leur mise en forme pour le développement de détecteurs chromogéniques de pesticides organophosphorés. Un chromogène est une molécule qui voit sa couleur changer lorsqu'elle est en présence d'une molécule cible. Au sein du CEA Grenoble, le laboratoire LSIN a développé une expertise autour de la détection colorimétrique via le criblage d'une chimiothèque commerciale de chromogènes. Nous avons identifié des structures réactives commerciales. L'objectif de cette thèse est de synthétiser des analogues structuraux plus réactifs et à changement de couleur contrôlé. Les changements de couleurs seront validés sur pesticides organophosphorés. Enfin, l'étude de la réactivité des chromogènes vis-à-vis des pesticides organophosphorés (RMN, FTIR, UVVis-NIR,spectrométrie de masse,?) devra permettre de mieux comprendre leur réactivité et proposer un mécanisme réactionnel expliquant les changements de couleur observés. Un prototype de détecteur colorimétrique de pesticides organophosphorés bas coût sera développé en fin de thèse.

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Fonctionnalisation antimicrobienne de nanostructures par dépôt chimique phase vapeur par polymérisation amorcée in situ

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Chimie, Capteurs et Biomatériaux

M2 chimie des matériaux, chimie des polymères

01-10-2020

SL-DRT-20-0814

guillaume.nonglaton@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

La réalisation de surfaces antimicrobiennes et limitant l'encrassement biologique (ou antibiofouling), sans antibiotique et sans nanoparticules par chimie verte est toujours un challenge malgré les besoins d'un nombre croissant d'applications notamment dans le domaine hospitalier et plus précisément pour les dispositifs médicaux implantés. Le nombre de patient infectés chaque année par des maladies nosocomiales est toujours trop important et les infections liées aux dispositifs médicaux implantés restent un problème encore non résolu. La limite des solutions actuelles est leur durée de vie très faible et leur encrassement rapide par génération de biofilm. Des revêtements bio-inspirés constitués de polymères portant des fonctions antimicrobiennes, antibiofouling ou commutables sont de plus en plus étudiés par la communauté scientifique. Mais ces revêtements sont encore difficilement réalisables par chimie verte sur des surfaces structurées par les techniques de dépôt conventionnelles. Le dépôt chimique en phase vapeur par polymérisation amorcée in situ ou initiated Chemical Vapor Deposition (iCVD) est une technique originale permettant de réaliser des revêtements de surface polymériques sur des surfaces micro structurées tout en conservant les fonctions chimiques des polymères. L'objectif de cette thèse est d'étudier la faisabilité du dépôt par iCVD de polymères bioinspirés ayant une double fonction commutable antimicrobienne et antibiofouling sur des nanostructures. Le candidat recherché devra avoir un profil d'ingénieur chimie des matériaux, polymériste (microbiologie serait un plus) avec M2 Chimie des matériaux, chimie des polymères appliqué au domaine de la santé.

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analyse biophysique des exosomes pour le diagnostic et la médecine de précision

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Chimie, Capteurs et Biomatériaux

Master 2 ingénierie,instrumentation, biologie

01-10-2020

SL-DRT-20-0819

vincent.agache@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Le cancer est la deuxième cause de mortalité en Europe avec environ 1,3 million de décès en 2015. Dans cette thèse, nous proposons un nouveau paradigme pour la biopsie liquide du cancer, basé sur la mesure des propriétés biophysiques des exosomes. Des études récentes ont montré que les exosomes modulent les signaux de la transition épithélio-mésenchymateuse induite par l'hypoxie et des métastases, suggérant qu'ils pourraient constituer une nouvelle classe de biomarqueurs du cancer directement accessibles dans les fluides corporels. Il existe de plus en plus de preuves du lien biophysique spécifique entre les exosomes et leur cellule parentale. Cette thèse vise à développer et à mettre en ?uvre de nouvelles méthodes nanomécaniques et microfluidiques pour l'analyse des signatures biophysiques d'exosomes (dérivées de différentes lignées cellulaires, y compris des contrôles sains et des cellules cancéreuses) dans une perspective de diagnostic précoce du cancer et de médecine de précision.

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Développement de la microspectroscopie Brillouin pour le suivi de microcultures cellulaires 3D

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Systèmes d'Imagerie pour le Vivant

Master 2 Optique, Biophysique, Physique Expérimentale, Electronique

01-10-2019

SL-DRT-20-0835

jean-charles.baritaux@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Les cultures cellulaires 3D sont des modèles in-vitro de plus en plus utilisés tant en recherche fondamentale, que dans de nouvelles applications cliniques et thérapeutiques. Il est vraisemblable que les propriétés biomécaniques des structures cellulaires obtenues résument un grand nombre de paramètres d'intérêt comme leur viabilité, fonctionnalité, et leur réponse à un traitement. La microspectroscopie Brillouin (Brillouin Light Scattering Microscopy, µBLS) est une technique optique émergeante en imagerie du vivant pour mesurer les propriétés viscoélastiques à l'échelle micrométrique. Elle repose sur l'analyse de la diffusion Brillouin de la lumière par les phonons se propageant dans le spécimen. Le but de cette thèse est de réaliser un développement instrumental innovant pour le suivi de microcultures cellulaires 3D par µBLS et d'aller vers la preuve de concept que les mesures des propriétés mécaniques par µBLS peuvent être exploitées pour remonter aux paramètres physiologiques. Le doctorant effectuera ses développements sur une instrumentation µBLS de pointe du Laboratoire des Systèmes d'Imagerie pour le Vivant (LSIV) du CEA Leti, à Grenoble, et réalisera les essais expérimentaux de son dispositif sur plusieurs types de cultures 3D. Cette thèse s'adresse à étudiant en optique, biophysique, physique expérimentale, ou électronique avec un fort attrait pour les applications biomédicales.

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bio sensor utilisant la propagation d'onde millimétrique en champ proche

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Architectures Intégrées Radiofréquences

ingénieur en microélectronique

01-10-2020

SL-DRT-20-0933

frederic.hameau@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Pour de nouvelles applications bio-médicales, nous proposons d'utiliser des solutions provenant du domaine de la radio-frequence, avec en particulier les systèmes d'émission d'ondes millimétriques. Ces systèmes utilisant des antennes en champ proche pouvaient être plongés dans différents milieux impliquant des modifications de comportement de l'antenne. Ces modifications évoluent en fonction de l'amplitude et de la fréquence de l'onde incidente. Cette thèse a pour but de déterminer des propriétés physiologiques du milieu sur la base de la signature de ce dernier. Cette signature est la réponse du système à un signal en onde millimétrique de différentes fréquences, amplitudes voire de formes d'onde différentes (chirp). Ces paramètres physiologiques pourront être la sudation comme indicateur de stress, le rythme cardiaque, la présence de mélanomes, et bien d'autres. Les fréquences de travail envisagées vont de 20GHz à 120GHz car se sont des fréquences facilement intégrables sur puce CMOS. A partir d'une étude déjà initiée, l'étudiant aura à développer une solution suffisamment précise qui pourra être basée sur l'analyse de l'évolution de l'impédance présenté de l'antenne à l'amplificateur de puissance fonction de l'environnement qui l'entoure (on pourra parler de suivi d'impédance de sortie du PA). Ou d'une analyse de la réflexion du signal sur le milieu au travers d'un récepteur polaire (nous parlerons alors de mode radar).

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