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Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes
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491documents trouvés

17407
20/11/2017

Enhancing plasticity of the central nervous system : Drugs, stem cell therapy and neuro-implants

A.LE FRIEC, ASALABERT, C.DAVOUST, B.DEMAIN, C.VIEU, L.VAYSSE, P.PAYOUX, I.LOUBINOUX

ToNIC, UPS, INSERM, ELIA

Rapport LAAS N°17407, Novembre 2017, 23p.

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01629177

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Abstract

Stroke represents the first cause of adult acquired disability. Spontaneous recovery, dependent on endogenous neurogenesis, allows for limited recovery in 50% of patients who remain functionally dependent despite physiotherapy. Here we propose a review of novel drug therapies with strong potential in the clinic. We will also discuss new avenues of stem cell therapy in patients with cerebral lesion. A promising future for the development of efficient drugs to enhance functional recovery after stroke seems evident. These drugs will have to prove efficacy also in severely affected patients. The efficacy of stem cell engraftment has been demonstrated, but will have to prove its potential in restoring tissue function for the massive brain lesions that are most debilitating. New answers may lay in biomaterials, a steadily growing field. Biomaterials should ideally resemble lesioned brain structures in architecture and must be proven to increase functional reconnections within host tissue before clinical testing.

141454
17186
01/11/2017

In vitro and in vivo biostability assessment of chronically-implanted Parylene C neural sensors

A.LECOMTE, A.DEGACHE, E.DESCAMPS, L.DAHAN, C.BERGAUD

MEMS, IMS Bordeaux, CRCA

Revue Scientifique : Sensors and Actuators B: Chemical, Vol.251, pp.1001-1008, Novembre 2017 , N° 17186

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01528604

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Abstract

Parylene C has rapidly gained attention as a exible biomaterial for a new generation of chronic neural probes. However, polymeric material failure in the form of delamination, swelling or tearing, often compromises device biostability in the long term. This work constitutes a rst step towards lifetime assessment of Parylene C implanted devices. We have conceived a Parylene C-based neural probe with PEDOT-nanostructured gold electrodes for the recording of brain activity. The material response to its biological environment was studied through in vitro soaking tests and in vivo wireless recordings in mice brain, both carried out for up to 6 months. Impedance monitoring and SEM images indicate that over the length of this trial, none of the implants presented with apparent signs of material degradation. Packaging reliability was a predominant factor in device failure, with a certain number of faulty connection appearing over time. This parameter aside, all soaked devices were stable in Articial Cerebro-Spinal Fluid, with impedances within 10% of their initial value after 6 months at 37°C. Besides, at least 70% of the implanted device were able to accurately record wirelessly high amplitude hippocampal Local Field Potentials from freely-moving mice, with steady Signal-to-Noise Ratio. In other terms, Parylene C implantable sensors responded minimally to articial and actual physiological conditions during a period of 6 months, which makes them promising candidates for reliable, chronically implanted sensors in the biomedical eld.

140318
17398
31/10/2017

Débattre de question de nanosanté en formation des enseignants : quels enjeux, quelles pratiques ?

C.VIEU, N.PANISSAL

ELIA, EFTS

Rapport LAAS N°17398, Octobre 2017

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01613875

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Résumé

Un dispositif d'éducation à la nanomédecine et été conçu suivant une logique inspirée de la didactique des questions socialement vives et mis en place en formation continue des enseignants avec comme visée principale la prise en compte des dimensions éthiques. Dans le cadre de cette expérimentation, les enseignants reçoivent une formation interdisciplinaire sur les aspects scientifiques, techniques et socio-éthiques liés au développement des nanotechnologies puis sont amenés à débattre entre eux autour d'une question relative au séquençage de masse. L'analyse du corpus de débat permet de faire ressortir les points qui retiennent leur attention et l'influence du genre sur le type de raisonnements moraux qu'ils mobilisent dans leur argumentation. De manière plus générale, au-delà de cette expérimentation et de son analyse, nous discutons de l'intérêt de l'éthique du care pour penser des dispositifs didactiques sur des questions complexes de choix technologiques en rapport au vivant.

141375
17397
31/10/2017

Fabrication of biomolecule microarrays for cell immobilization using automated microcontact printing

J.FONCY, A.ESTEVE, A.DEGACHE, C.COLIN, J.C.CAU, L.MALAQUIN, C.VIEU, E.TREVISIOL

ELIA, IMS Bordeaux, LPN, INNOPSYS

Rapport LAAS N°17397, Octobre 2017, 21p.

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01613897

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Abstract

Biomolecule microarrays are generally produced by conventional microarrayer i.e. by contact or inkjet printing. Microcontact printing represents an alternative way of deposition of biomolecules on solid supports but even if various biomolecules have been successfully microcontact printed, the production of biomolecule microarrays in routine by microcontact printing remains a challenging task and needs an effective, fast, robust and low-cost automation process. Here, we describe the production of biomolecule microarrays composed of extracellular matrix protein for the fabrication of cell microarrays by using an automated microcontact printing device. Large scale cell microarrays can be reproducibly obtained by this method

141374
17399
31/10/2017

L'éducation à la nanosanté : comment préparer les adolescents d'aujourd'hui à ce bouleversement des relations entre le médecin et son patient

C.VIEU, N.PANISSAL

ELIA, EFTS

Rapport LAAS N°17399, Octobre 2017

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01613868

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Résumé

Dans le champ de la didactique des Questions Socialement Vives (QSV), nous étudions des dispositifs d'éducation citoyenne à la nanomédecine dans l'enseignement secondaire en portant notre focus sur le développement de la pensée éthique des apprenants. Après avoir donné un aperçu des enjeux, des conséquences et des controverses liés à l'essor de la nanomédecine, nous nous interrogeons sur les dispositifs d'éducation dans ce domaine. Nous justifions le choix d'une expérimentation menée en collège, basée sur la production par les élèves de récits fictifs en lien avec la nanomédecine. L'analyse de ces productions fait apparaître un questionnement éthique de la part des élèves qui toutefois ne révèlent pas les spécificités des questionnements éthiques liés à la nanomédecine. La nanomédecine est présentée par eux comme une médecine fort prometteuse à l'image des discours médiatiques. Nous proposons des perspectives et des pistes précises afin de renforcer l'intérêt des récits fictifs pour apporter une nouvelle voix au questionnement éthique dans les dispositifs éducatifs en l'enracinant dans une relation à l'autre, la vulnérabilité des choses et des humains et un processus d'enquête.

141376
16584
24/10/2017

Probing electrical activity of single neurons based on 1D nanostructures: from extra to intracellular interfacing.

A.CASANOVA, MC.BLATCHE, F.MATHIEU, A.LECESTRE, C.FERRE, D.GONZALES DUNIA, L.NICU, G.LARRIEU

MPN, I2C, TEAM, INSERM, EXT, MEMS

Manifestation avec acte : IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference ( IEEE NMDC ) 2016 du 09 octobre au 12 octobre 2016, Toulouse (France), Octobre 2017, 2p. , N° 16584

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01462968

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Abstract

The struggle against neurodegenerative diseases is one of the major challenges in the near future and the global understanding of these diseases goes through a better expertise at the single cell level of basic mechanisms involved in neuronal networks. We need to investigate closer to the cellular material and in this way, miniaturization of electronic components and emergence of nano-biotechnology open new perspectives. Indeed, we are now able to fabricate high sensitive nano-devices to follow neuronal activities. Here, we will present two different approaches to interface neurons, a first one based on a nano-FET for extracellular recordings and a second one using vertical nanowire arrays (nano-electrodes) for intracellular measurements.

141337
17385
23/10/2017

Regenerative potential of primary adult human neural stem cells on micropatterned bioimplants boosts motor recovery

C.DAVOUST, B.PLAS, A.BEDUER, B.DEMAIN, ASALABERT, J.C.SOL, C.VIEU, L.VAYSSE, I.LOUBINOUX

INSERM, EXT, UPS, ELIA

Rapport LAAS N°17385, Octobre 2017, 38p.

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01618948

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Abstract

Background: The adult brain is unable to regenerate itself sufficiently after large injuries . Therefore, hopes rely o n therapies using neural stem cell or biomaterial transplantation to sustain brain reconstruction. The aim of the present study was to evaluate the improvement in sensorimotor recovery brought about by human p rimary adult NSCs in combination with bio implant s . Methods: hNSCs were pre - seeded on implants micropatterned for neurite guidance and inserted intracerebrally 2 weeks after a primary motor cortex lesion in rats . Long - term behavio u r was significantly improved after hNSC - Implants versus cell engraf tment in the grip strength test. MRI and immunohistological studies were conducted to elucidate the underlying mechanisms of neuro implants integration . Results: hNSC - I mplants promoted tissue reconstruction and limited hemispheric atrophy and glial scar expansion. After 3 months , grafted hNSCs were detected on implants and expressed mature neuron al markers (NeuN, MAP2, and SMI 312). They also migrated over a short distance to the reconstructed and to the perilesional tissue s , where 26% integrated as mature neurons. Newly formed host neural progenitors ( n e stin, DCX) colonized the implants, notably in the presence of hNSCs, and participated to tissue reconstruction. The microstructured bioimplants sustain ed the guided maturation of both grafted hNSCs and endo genous progenitors. Conclusions: t hese immunohistological results are coherent with and could explain the late improvement observed in sensorimotor recovery. These findings provide novel insight s into the regenerative potential of primary adult hNSCs combined with microstructure d implants .

141319
17358
15/10/2017

Microwave microfluidic sensor based on a microstrip splitter/combiner configuration and split ring resonators (SRR) for dielectric characterization of liquids

P.VELEZ, L.SU, K.GRENIER, J.MATA-CONTRERAS, D.DUBUC, F.MARTIN

MH2F, UAB

Revue Scientifique : IEEE Sensors Journal, Vol.17, N°20, pp.6589-6598, Octobre 2017 , N° 17358

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01597713

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Abstract

A microwave microfluidic sensor for dielectric characterization of liquids in real time is presented in this paper. The sensor is implemented in microstrip technology and consists of a symmetric splitter/combiner configuration loaded with a pair of identical split ring resonators (SRRs) and microfluidic channels placed on top of them (gap region). The sensor works in differential mode and sensing is based on frequency splitting. Thus, if the structure is unloaded or if it is symmetrically loaded with regard to the axial plane, only one transmission zero (notch) in the frequency response appears. However, if the axial symmetry is disrupted (e.g., by the presence of different liquids in the channels), two transmission zeros arise, and the difference in magnitude (notch depth) and frequency between such transmission zeros is indicative of the difference in the dielectric properties (complex dielectric constant). A circuit schematic, including transmission line sections to describe the distributed components, lumped elements to account for the SRRs and their coupling to the lines and lumped elements to model the liquid properties, is presented and validated. After proper calibration, the functionality of the proposed sensor is demonstrated by measuring the complex permittivity in solutions of deionized (DI) water and ethanol as a function of the ethanol content. Index Terms— Microwave sensors, differential sensors, microfluidics, dielectric characterization of liquids, permittivity measurements, microstrip technology, split ring resonator (SRR).

141177
17352
28/09/2017

Optical feedbacksensinginmicrofluidics:designandcharacterizationof VCSEL-based compactsystems

Y.ZHAO

MICA, OSE

Doctorat : INSA de Toulouse, 28 Septembre 2017, 151p., Président: A.HUMEAU-HEURTIER, Rapporteurs: P.DEBERNARDI, S.ROYO, Examinateurs: M.NORGIA, Directeurs de thèse: V.BARDINAL DELAGNE, J.PERCHOUX , N° 17352

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Résumé

L’interférométrie par retro-injection optique (OFI) est une technique de détection émergente pour les systèmes fluidiques. Son principe est basé sur la modulation de la puissance et/ou de la tension de polarisation d’une diode laser induites par interférence entre le faisceau propre de la cavité laser et la lumière réfléchie ou rétro-diffusée par une cible distante. Grâce à l’effet Doppler, cette technique permet de mesurer précisément la vitesse de particules en mouvement dans un fluide, et de répondre aux besoins croissants de mesure de débit dans les systèmes d’analyse biomédicale ou chimique. Dans cette thèse, les performances de la vélocimétrie par rétro-injection optique sont étudiées théoriquement et expérimentalement pour le cas de micro-canaux fluidiques. Un nouveau modèle numérique multi-physique (optique, optoélectronique et fluidique) est développé pour reproduire les spectres Doppler expérimentaux. En particulier, les effets de la concentration en particules, de la distribution angulaire de la diffusion du laser par les particules, ainsi que du profil d’écoulement dans le canal sont pris en compte. Un bon accord est obtenu entre les vitesses d’écoulement théoriques et expérimentales. Ce modèle est également appliqué avec succès à la mesure de la vitesse locale dans un micro-canal et à l’analyse de l’impact sur le signal des configurations particulières de canal. Enfin, la conception d’un capteur OFI tirant parti des avantages des Lasers à Cavité Verticale à Emission par la Surface (VCSEL) est proposée. Grâce au développement de techniques de microfabrication à base de matériaux polymères, un premier démonstrateur composé d’un VCSEL à lentille intégrée est réalisé et testé sans aucune optique macroscopique additionnelle. Les résultats obtenus en termes de mesure de flux sur des canaux micro-fluidiques de tailles différentes valident l’intérêt de cette approche et ouvrent la voie vers la réalisation de capteurs OFI ultra-compacts.

Abstract

Optical feedback interferometry (OFI) is an emerging sensing technique which has been studied in fluidic systems. This sensing scheme is based on the modulation of the laser emission output power and/or the junction voltage induced by the interaction between the back-scattered light from a distant target and the laser inner cavity light. Thanks to the Doppler Effect, OFI can precisely measure the velocity of seeding particles in flowing liquids which is much required in chemical engineering and biomedical fields. In the present thesis, optical feedback interferometry performance for microscale flow sensing is studied theoretically and experimentally. A new numerical modeling approach based on multi-physics numerical simulations for OFI signal simulation in the micro-scale flowmetry configuration is presented that highlight the sensor performances. In this model, many factors are involved such as particle concentration and laser-particle scattering angle distribution and flow velocity distribution. The flow rate measurement shows good agreement with the modeling. The implementation of OFI based sensors in multiple fluidic systems, investigating the impact of the fluidic chip specific configuration on the sensor signal. Finally, a compact OFI flowmetry sensor based on Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers (VCSELs) using micro optical fabrication techniques is demonstrated as well. The simulation method for the design and the microfabrication procedures are detailed. After an evaluation of the experimental results, the capabilities of this new OFI sensor in microfluidic measurements are emphasized, thus demonstrating an open path towards ultra-compact microfluidic systems based on the OFI sensing technique.

Mots-Clés / Keywords
Optical feedback interferometry; VCSEL; Microfluidics; Flow measurement; Doppler effect; Interférométrie par réinjection optique; Micro-fluidique; Mesure de débit; Effet doppler;

141153
17361
22/09/2017

Modeling and analysis of pairs of open complementary split ring resonators (OCSRRs) for differential permittivity sensing

P.VELEZ, L.SU, J.MATA-CONTRERAS, F.MARTIN, K.GRENIER, D.DUBUC

MH2F, UAB

Manifestation avec acte : IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Advanced Materials and Processes ( IMWS-AMP ) 2017 du 20 septembre au 22 septembre 2017, Pavie (Italie), Septembre 2017, 3p. , N° 17361

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01597746

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Abstract

This paper is focused on the modeling and analysis of a pair of open complementary split ring resonators (OCSRR) for sensing purposes. Since the capacitance of the OCSRR is very sensitive to dielectric loading, it follows that the OCSRR pair is very useful for differential permittivity measurements. The proposed sensing approach is based on the measurement of the cross-mode S-parameters, particularly the cross-mode insertion loss, very sensitive to asymmetric loading. On the basis of the circuit model of the OCSRR, analytical expressions for the cross-mode insertion loss under small perturbations (asymmetries) are derived. Such expressions, of interest for sensor design, are validated through circuit and electromagnetic simulations.

141183
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