Sujet de Doctorats 2013 - IEMN

Titre : Nanoelectronics and microfluidics for DNA computationFinancement prévu :Cofinancement éventuel :(Co) Directeur de thèse : Vincent SENEZE-mail : Vincent.Senez@isen.iemn.univ-lille1.frCo-directeur de thèse :E-mail :Laboratoire : IEMNGroupe de recherche : BioMEMSDescriptif :De récentes avancées dans le domaine de la nano-biotechnologie ont démontrées qu’il était possibled’utiliser des molécules d’ADN pour faire des calculs [1-3]. En particulier, l’approche développée parnos collaborateurs Y. Rondelez et al. à l’université de Tokyo [4-5] utilisant trois enzymes et des brinsd’ADN permet de faire des systèmes dynamiques d’une grande robustesse. Cependant, les techniquesactuelles pour lire les résultats des calculs et donner des instructions à l’ordinateur ADN ainsi produitne permettent pas de complexifier ce dernier.Cette thèse vise donc à utiliser des techniques de nano-fabrications, de microfluidique et d’électroniqueafin de réaliser une interface permettant de contrôler l’ordinateur ADN électriquement.Abstract :Life possesses a remarkable ability to perform complex computation while relying on networks ofintertwined chemical reactions. Replicating this ability is of major importance in fields ranging fromunconventional computation to biosensors and smart autonomous systems to cite just a few. UsingDNA itself for computation can be traced back to the seminal paper by Adelman [1] which illustratedthe power of the massively parallel processing of information permitted by DNA by attempting to solveNP-complete system. Since then, several other approaches have been developed [2-3]. The most recentDNA computing framework was developed by Rondelez et al. [4-5] and relies on a combination ofshort DNA strands and enzyme to create dynamical system which can be used for computation.This project will aim at lifting current scientific and technological barriers which prevent the realizationof a programmable DNA computer. We will develop and test novel nano-sensors and actuators tointeract with the DNA computer and fabricate a microfluidic platform able to integrate this variouselements and to manage the liquid function required to perform complex calculation using DNA.1. Adleman, L. (1994). Science, 266(5187), 1021–1024.2. Zhang, D. Y., & Seelig, G. (2011). Nature chemistry, 3(2), 103–13.3. Seelig, G., Soloveichik, D., Zhang, D. Y., Winfree, E. (2006) Science, 314(5805), 15854. Montagne, K., Plasson, R., Sakai, Y., Fujii, T., Rondelez, Y. (2011). 7(466), 466.5. Padirac A, Fujii T, Rondelez Y. (2012) PNAS 20;109(47):E3212-20.83