LOCGRAM – Chip microfluidique innovant pour coloration de Gram

Pour identifier les infections bactériennes et administrer le traitement antibiotique approprié, il est essentiel de déterminer si les bactéries sont Gram-positives ou Gram-négatives. La coloration de Gram est utilisée à cette fin. Les réactifs utilisés sont chimiquement agressifs et potentiellement cancérigènes. La vision de Swissmeca est de proposer une alternative à la coloration de Gram en utilisant la technologie microfluidique et a développé un chip pour la coloration de Gram. Ce système utilise 1’000 fois moins de colorants, est plus fiable, économique et écologique que les méthodes actuelles.

Malgré l’énorme potentiel de cette solution, un défi technologique doit encore être résolu avant sa commercialisation. Les stratégies pour limiter l'évaporation des colorants stockés sous forme liquide sur le chip se sont avérées insuffisantes. Les réactifs doivent rester stables dans les canaux du Lab-on-Chip pendant au moins six mois. Ce projet propose une alternative innovante : stocker les quatre réactifs sous forme de poudres, qui seront mises en solution directement sur le chip avant de colorer les bactéries.

En premier, une analyse rigoureuse de l’impact de chaque composant des réactifs de coloration sous forme liquide disponibles sur le marché a permis une formulation simplifiée des réactifs sous forme de poudres et des solvants nécessaires. La recette de formulation des réactifs est validée par des tests de colorations de bactéries sur lamelles de tests.

Dans un second temps, des tests de dissolution des réactifs sous forme solide sont effectués, afin de garantir l’homogénéité des colorants liquides résultant ainsi qu’un potentiel de coloration similaire aux réactifs liquides de référence. Des tests de dissolution sont aussi réalisés pour différentes durées de stockage.

Plusieurs itérations ont permis de déterminer le système de stockage optimal des réactifs sous forme solide, leur intégration sur le chip, ainsi que le système de mélange permettant d’obtenir un mélange homogène après re-dissolution des réactifs directement sur le chip. À chaque itération, des prototypes du chip sont réalisés, permettant de tester chaque méthode de stockage et d’insertion des poudres sur le chip, les géométries et systèmes de mélange. Un système d’alimentation des fluides, sous forme d’une pompe externe, est adapté pour le nouveau chip. Un design de la version finale du nouveau chip microfluidique est finalement proposé.

Ce projet a permis d’évaluer une alternative intéressante, soit le stockage des réactifs de coloration sur le chip sous forme solide au lieu de liquide. Notre approche systématique a permis de relever certaines contraintes qui nous étaient inconnues à l’origine du projet. Les deux méthodes présentent des avantages et désavantages, la décision finale quant à la méthode la plus appropriée reste à prendre. Swissmeca peut à présent implémenter la meilleure approche pour être en mesure de mettre sur le marché leur solution innovante pour la coloration de Gram.

Un appel à projets destiné aux entreprises pour stimuler leur innovation, leur compétitivité et leur durabilité

Le projet décrit ci-dessus fait partie d'un appel à projets extraordinaire intitulé "Innovation, compétitivité et durabilité", lancé par le domaine Ingénierie et Architecture de la HES-SO. Ces fonds sont destinés aux professeur-es proches des sociétés de services et d'entreprises suisses. Les hautes écoles concernées par cet appel à projets sont :

• HE-Arc Ingénierie ;
• Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg - HEIA-FR ;
•  Haute école du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève (HEPIA) ;
• HES-SO Valais-Wallis - Haute Ecole d'Ingénierie - HEI ;
• Haute Ecole d'Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud - HEIG-VD ;
• CHANGINS - Haute école de viticulture et œnologie.