Cette thèse a pour objectif de comprendre les mécanismes physiques régissant la formation de caps... more Cette thèse a pour objectif de comprendre les mécanismes physiques régissant la formation de capsules submillimétriques à coeur aqueux possédant une membrane fine d'hydrogel et ainsi de mieux maitriser ce procédé. Des bigouttes sont d'abord formées dans l'air par fragmentation d'un jet cylindrique composé d'un coeur aqueux enveloppé par une solution d'alginate. La coque est ensuite gélifiée après immersion dans une solution de calcium. L'étude du co-écoulement au sein de l'injecteur a montré l'existence d'une instabilité élastique qui est amplifiée en présence de cations, du fait du caractère polyélectrolyte de l'alginate. Nous avons montré que cette instabilité était à l'origine d'un battement du jet composé en sortie d'extrusion. En provoquant un décentrage du coeur, l'instabilité induit une relaxation asymétrique du profil de vitesse, ce qui crée un couple qui courbe le jet. Nous avons mis en évidence cet effet en produisant des jets courbés à partir d'une pointe biseautée. La fragmentation du jet est ensuite contrôlée par une perturbation harmonique des débits d'injection. Nous observons une décroissance de la vitesse d'onde à la surface du jet pilotée par la tension de surface. La viscosité élevée des solutions d'alginate entraine une amplification de fluctuations de cette vitesse donnant lieu à des coalescences au sein du jet. L'ajout de tensioactifs peut exacerber cet effet en induisant une tension de surface dynamique à la surface du jet. Finalement, nous parvenons à produire des capsules submillimétriques de taille contrôlée, monodisperses, possédant une membrane fine, avec un taux d'encapsulation supérieur à 99%. Ces capsules trouvent des applications dans le domaine des biotechnologies comme nouvel outil pour la culture cellulaire.
The present invention relates to a capsule comprising at least one potential hematopoietic cell, ... more The present invention relates to a capsule comprising at least one potential hematopoietic cell, said capsule being formed from a liquid heart and at least a gelled shell completely encapsulating the liquid heart at its periphery, the use of such a capsule for ex vivo production of erythroid cells enucleated and an ex vivo method of producing enucleated erythroid cells using said capsule.
High-throughput production of monodisperse sub-millimeter liquid core capsules for the culture of... more High-throughput production of monodisperse sub-millimeter liquid core capsules for the culture of cell aggregates or cell monolayers.
Pulling apart two neighboring emulsion drops favors their coalescence. This counterintuitive phen... more Pulling apart two neighboring emulsion drops favors their coalescence. This counterintuitive phenomenon is then responsible for the propagation of coalescence among a concentrated emulsion. Indeed, the shape relaxation during the coalescence phase can induce a separation with the neighboring drops, a situation that is potentially destabilizing. We report an experimental investigation on such catastrophic phenomenon by using a microfluidic device where a calibrated two-dimensional emulsion is created and destabilized. The velocity of propagation as well as the probability of the coalescence are reported as a function of the size and the spatial distribution of the drops. We then propose a scenario for phase inversion of a concentrated emulsion based on this mechanism and discuss its efficiency by taking into account the existence of a drop size distribution.
Proceedings of the National Academy of Sciences, 2013
Significance Tumor growth intrinsically generates pressure onto the surrounding tissues, which co... more Significance Tumor growth intrinsically generates pressure onto the surrounding tissues, which conversely compress the tumor. These mechanical forces have been suggested to contribute to tumor growth regulation. We developed a microfluidic technique to produce 3D cell-based assays and to interrogate the interplay between tumor growth and mechanics in vitro. Multicellular spheroids are grown in permeable elastic capsules. Capsule deformation provides a direct measure of the exerted pressure. By simultaneously imaging the spheroid by confocal microscopy, we show that confinement induces a drastic cellular reorganization, including increased motility of peripheral cells. We propose that compressive stress has a beneficial impact on slowing down tumor evolution but may have a detrimental effect by triggering cell invasion and metastasis.
The phase inversion that undergoes an emulsion while being sheared is a sudden phenomenon that is... more The phase inversion that undergoes an emulsion while being sheared is a sudden phenomenon that is still puzzling. In this Letter, we report an experimental investigation on propagative coalescence by using a microfluidic device where a calibrated two-dimensional emulsion is created and destabilized. The velocity of propagation and the probability of the coalescence are reported as a function of the size and the spatial distribution of the drops, respectively. We then discuss the efficiency of this novel scenario of phase inversion and suggest that inversion can be favored by the existence of a drop size distribution.
Cette thèse a pour objectif de comprendre les mécanismes physiques régissant la formation de caps... more Cette thèse a pour objectif de comprendre les mécanismes physiques régissant la formation de capsules submillimétriques à coeur aqueux possédant une membrane fine d'hydrogel et ainsi de mieux maitriser ce procédé. Des bigouttes sont d'abord formées dans l'air par fragmentation d'un jet cylindrique composé d'un coeur aqueux enveloppé par une solution d'alginate. La coque est ensuite gélifiée après immersion dans une solution de calcium. L'étude du co-Écoulement au sein de l'injecteur a montré l'existence d'une instabilité élastique qui est amplifiée en présence de cations, du fait du caractère polyélectrolyte de l'alginate. Nous avons montré que cette instabilité était à l'origine d'un battement du jet composé en sortie d'extrusion. En provoquant un décentrage du coeur, l'instabilité induit une relaxation asymétrique du profil de vitesse, ce qui crée un couple qui courbe le jet. Nous avons mis en évidence cet effet en produi...
Cette thèse a pour objectif de comprendre les mécanismes physiques régissant la formation de caps... more Cette thèse a pour objectif de comprendre les mécanismes physiques régissant la formation de capsules submillimétriques à coeur aqueux possédant une membrane fine d'hydrogel et ainsi de mieux maitriser ce procédé. Des bigouttes sont d'abord formées dans l'air par fragmentation d'un jet cylindrique composé d'un coeur aqueux enveloppé par une solution d'alginate. La coque est ensuite gélifiée après immersion dans une solution de calcium. L'étude du co-écoulement au sein de l'injecteur a montré l'existence d'une instabilité élastique qui est amplifiée en présence de cations, du fait du caractère polyélectrolyte de l'alginate. Nous avons montré que cette instabilité était à l'origine d'un battement du jet composé en sortie d'extrusion. En provoquant un décentrage du coeur, l'instabilité induit une relaxation asymétrique du profil de vitesse, ce qui crée un couple qui courbe le jet. Nous avons mis en évidence cet effet en produisant des jets courbés à partir d'une pointe biseautée. La fragmentation du jet est ensuite contrôlée par une perturbation harmonique des débits d'injection. Nous observons une décroissance de la vitesse d'onde à la surface du jet pilotée par la tension de surface. La viscosité élevée des solutions d'alginate entraine une amplification de fluctuations de cette vitesse donnant lieu à des coalescences au sein du jet. L'ajout de tensioactifs peut exacerber cet effet en induisant une tension de surface dynamique à la surface du jet. Finalement, nous parvenons à produire des capsules submillimétriques de taille contrôlée, monodisperses, possédant une membrane fine, avec un taux d'encapsulation supérieur à 99%. Ces capsules trouvent des applications dans le domaine des biotechnologies comme nouvel outil pour la culture cellulaire.
The present invention relates to a capsule comprising at least one potential hematopoietic cell, ... more The present invention relates to a capsule comprising at least one potential hematopoietic cell, said capsule being formed from a liquid heart and at least a gelled shell completely encapsulating the liquid heart at its periphery, the use of such a capsule for ex vivo production of erythroid cells enucleated and an ex vivo method of producing enucleated erythroid cells using said capsule.
High-throughput production of monodisperse sub-millimeter liquid core capsules for the culture of... more High-throughput production of monodisperse sub-millimeter liquid core capsules for the culture of cell aggregates or cell monolayers.
Pulling apart two neighboring emulsion drops favors their coalescence. This counterintuitive phen... more Pulling apart two neighboring emulsion drops favors their coalescence. This counterintuitive phenomenon is then responsible for the propagation of coalescence among a concentrated emulsion. Indeed, the shape relaxation during the coalescence phase can induce a separation with the neighboring drops, a situation that is potentially destabilizing. We report an experimental investigation on such catastrophic phenomenon by using a microfluidic device where a calibrated two-dimensional emulsion is created and destabilized. The velocity of propagation as well as the probability of the coalescence are reported as a function of the size and the spatial distribution of the drops. We then propose a scenario for phase inversion of a concentrated emulsion based on this mechanism and discuss its efficiency by taking into account the existence of a drop size distribution.
Proceedings of the National Academy of Sciences, 2013
Significance Tumor growth intrinsically generates pressure onto the surrounding tissues, which co... more Significance Tumor growth intrinsically generates pressure onto the surrounding tissues, which conversely compress the tumor. These mechanical forces have been suggested to contribute to tumor growth regulation. We developed a microfluidic technique to produce 3D cell-based assays and to interrogate the interplay between tumor growth and mechanics in vitro. Multicellular spheroids are grown in permeable elastic capsules. Capsule deformation provides a direct measure of the exerted pressure. By simultaneously imaging the spheroid by confocal microscopy, we show that confinement induces a drastic cellular reorganization, including increased motility of peripheral cells. We propose that compressive stress has a beneficial impact on slowing down tumor evolution but may have a detrimental effect by triggering cell invasion and metastasis.
The phase inversion that undergoes an emulsion while being sheared is a sudden phenomenon that is... more The phase inversion that undergoes an emulsion while being sheared is a sudden phenomenon that is still puzzling. In this Letter, we report an experimental investigation on propagative coalescence by using a microfluidic device where a calibrated two-dimensional emulsion is created and destabilized. The velocity of propagation and the probability of the coalescence are reported as a function of the size and the spatial distribution of the drops, respectively. We then discuss the efficiency of this novel scenario of phase inversion and suggest that inversion can be favored by the existence of a drop size distribution.
Cette thèse a pour objectif de comprendre les mécanismes physiques régissant la formation de caps... more Cette thèse a pour objectif de comprendre les mécanismes physiques régissant la formation de capsules submillimétriques à coeur aqueux possédant une membrane fine d'hydrogel et ainsi de mieux maitriser ce procédé. Des bigouttes sont d'abord formées dans l'air par fragmentation d'un jet cylindrique composé d'un coeur aqueux enveloppé par une solution d'alginate. La coque est ensuite gélifiée après immersion dans une solution de calcium. L'étude du co-Écoulement au sein de l'injecteur a montré l'existence d'une instabilité élastique qui est amplifiée en présence de cations, du fait du caractère polyélectrolyte de l'alginate. Nous avons montré que cette instabilité était à l'origine d'un battement du jet composé en sortie d'extrusion. En provoquant un décentrage du coeur, l'instabilité induit une relaxation asymétrique du profil de vitesse, ce qui crée un couple qui courbe le jet. Nous avons mis en évidence cet effet en produi...
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