Les laboratoires pharmaceutiques, les industries des cosmétiques et de la chimie fine doivent innover et proposer de nouvelles molécules, dont ils doivent élaborer et contrôler toutes les étapes de synthèse. Ce processus long et fastidieux pourrait être raccourci de manière significative par un suivi in situ des réactions de synthèse, grâce au concept proposé par le laboratoire commun Desir[1], fondé sur la RMN. La RMN est en effet une technique d’analyse puissante et non destructive, très utilisée en chimie, en particulier pour analyser les produits de réactions à chaque étape du procédé.
Le "LabCom Desir" vise à augmenter de manière significative la capacité d’analyse de réactions chimiques en installant au sein d’un spectromètre RMN un mini-réacteur chimique et un système de flux contrôlé pour analyser en temps réel tous les produits simultanément. Cette idée prend corps aujourd’hui grâce aux avancées récentes de la microfluidique et des techniques d'impression 3D qui autorisent en particulier la miniaturisation des structures complexes requises pour un réacteur chimique.
Dans un premier temps, le laboratoire commun porté par l'Unité Mixte de Recherche Nanosciences et innovation pour les matériaux, la biomédecine et l'énergie (Nimbe, UMR 3685 CEA-CNRS)[2] et l'entreprise CortecNet développera un démonstrateur technologique simplifié qu’il pré-commercialisera d’ici un à deux ans. Les retours d’expérience des premiers clients et partenaires permettront de progresser jusqu’à une conception plus élaborée au terme des trois années de financement de l’ANR.
Les chercheurs du laboratoire Nimbe et de CortecNet, ainsi que le(la) doctorant(e) Cifre, financée par la PME, devront notamment relever le défi de la conception microfluidique de l’injection contrôlée de réactifs et de l’agitation amagnétique du mélange réactionnel, et développer un dispositif de mesure et de contrôle de la température et de la pression au cœur du mini-réacteur.
Le LabCom "Desir" s’appuie sur de récents travaux de chercheurs du Nimbe, qui ont conçu et réalisé par impression 3D les premiers prototypes microfluidiques pour sonde RMN, aujourd'hui protégés par deux brevets[3].
Il bénéficiera également des compétences développées par CortecNet dans la synthèse de molécules enrichies en isotopes stables. Le marquage isotopique des molécules (par exemple au deutérium, un isotope stable de l’hydrogène) est en effet une technique précieuse pour l'analyse chimique par RMN.
Projet de sonde RMN microfluidique, élaborée par des procédés d'impression 3d. © P. Berthault - CEA
Les partenaires du LabCom "Desir"
Les expertises académiques et industrielles des deux partenaires du laboratoire commun "Desir" sont complémentaires.
- L’équipe Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LSDRM) au sein de l'Unité Mixte de Recherche "Nanosciences et innovation pour les matériaux, la biomédecine et l'énergie" (Nimbe, UMR CEA-CNRS) sur le centre de recherche CEA Paris-Saclay, développe depuis plus de dix ans des solutions instrumentales ou méthodologiques pour l'amélioration de l'outil RMN. Les analyses en phase gazeuse ou solide visent à une meilleure connaissance de la structure fine de matériaux ou de macromolécules biologiques. Les compétences du laboratoire s’étendent des développements instrumentaux aux simulations moléculaires pour la spectroscopie et à l'imagerie.
- CortecNet, société fondée en 1995, TPE de 15 salariés, est un des principaux fournisseurs dans le monde de consommables RMN et d'isotopes stables, avec un partenariat solide avec Bruker. CortecNet produit et commercialise des consommables pour les études par résonance magnétique nucléaire (RMN) ainsi que des composés enrichis en isotopes stables (solvants deutérés, acides aminés, glucides et protéines marqués, gaz isotopiques, isotopes métalliques, lipides).
[1] Programme LabCom financé par l'ANR (Convention ANR-17-LCV2-0002)
[2] Laboratoire spécialisé dans la conception, le façonnage et l'analyse de la matière de l’échelle du micron à l'échelle nanométrique, ainsi que la compréhension des mécanismes physicochimiques et leurs synergies à ces échelles.
[3] - Cellule de mesure de RMN et ensemble de mesure de RMN, n° FR1462890, déposé le 19/12/2014, Alexandre Causier, Patrick Berthault, Thomas Berthelot - Cellule de mesure par résonance magnétique nucléaire en milieu liquide, système comprenant une telle cellule et son utilisation, n° :WO2018162652A1; FR3063817A1, déposé le 08/03/2017, Guillaume Carret, Thomas Berthelot, Patrick Berthault.
À propos de CortecNet
CortecNet, dont le siège social est situé à quelques encablures de Saclay (Voisins-le-Bretonneux), est un des leaders mondiaux de consommables RMN (tubes, spinners, rotors) et développe des solutions utilisant des isotopes stables conçus dans ses laboratoires (KIT CELL FREE et KIT INSECT CELL d’expression de protéines marquées) et plus généralement des molécules marquées aux isotopes 13C, 15N, D, 17O, 29Si.
Depuis peu, la société CortecNet investit dans la séparation isotopique d’isotopes légers.
Grace à sa connaissance pointue des marchés qu’elle cible, la société CortecNet a pu nouer des partenariats très importants avec les leaders de ces secteurs : Bruker pour la RMN et General Electric pour la DNP-MRI (Dynamic Nuclear Polarization Magnetic Resonance Imaging).