Amélioration de la séparation magnéto-microfluidique des nanoparticules par adsorption moléculaire : de l'agrégation contrôlée vers les applications

La manipulation microfluidique de nanoparticules magnétiques est un outil intelligent pour les différentes applications environnementales et biomédicales. Dans la plupart de ces applications, les nanoparticules magnétiques portent sur leur surface des molécules adsorbées (micropolluants ou biomolécules) qui doivent être soit délivrées à un site spécifique (délivrance contrôlée des médicaments, transfection de gènes), soit extraites du solvant (tests immunologiques, purification de protéines, purification de l'eau). Malheureusement, ces techniques ont une forte limitation reliée à une faible efficacité de manipulation magnétique des nanoparticules pour cause de leur mouvement brownien et de la faible efficacité de leur séparation du fluide suspendant (séparation magnétique) sous écoulement dans des circuits microfluidiques. Cependant, les molécules adsorbées sur la surface des nanoparticules peuvent réduire les interactions colloïdales répulsives entre nanoparticules et provoquer une faible agrégation de nanoparticules. Une telle agrégation en absence d'application d'un champ magnétique mène à une augmentation de la taille effective des nanoparticules (ou plutôt des agrégats primaires). Une fois le champ magnétique appliqué, la force magnétique exercée sur les agrégats primaires est fortement amplifiée par rapport au cas de nanoparticules individuelles non-agrégées. Dans ce cas, les molécules adsorbées remplissent non seulement leur fonction dans les applications visées, mais assurent également une amélioration importante de la manipulabilité des nanoparticules par les champs magnétiques, élargissant ainsi leur champ d'application.Dans ce manuscrit, nous avons étudié l'effet de la quantité des molécules adsorbées sur l'efficacité de la manipulation et de la séparation magnétique des nanoparticules d'oxyde de fer (NOFs). Trois systèmes distincts ont été considérés : (i) l'adsorption d'un colorant cationique (bleu de méthylène) sur la surface de NOFs recouvertes par des ions citrate ; (ii) l'adsorption de la curcumine sur la surface des NOFs recouvertes de β-cyclodextrine pour la délivrance de médicaments contrôlée ; (iii) capture des antigènes sur la surface de NOFs fonctionnalisées par des anticorps (application aux tests immunologiques). Nous constatons des différences et des similitudes entre les comportements des trois systèmes physicochimiques. Les différences concernent les interactions colloïdales attractives entre les NOFs, tandis que les similitudes