Les dispositifs de laboratoire sur puce, plus officiellement connus sous le nom de systèmes d’analyse micro-totale (µTAS) sont des systèmes basés sur la microfluidique qui intègrent plusieurs capacités de type laboratoire sur une seule puce de quelques centimètres seulement. Parmi leurs utilisations figurent les réactions en chaîne par polymérase en temps réel (utilisées pour amplifier de petits brins d’ADN dans des échantillons plus faciles à gérer), les tests immunologiques, qui diagnostiquent les maladies en fonction de la présence d’antigènes/anticorps, la diélectrophorèse, utilisée pour détecter certains types de cellules, et la préparation d’échantillons sanguins, tels que comme l’extraction de l’ADN des globules rouges.
Les dispositifs de laboratoire sur puce pourraient un jour conduire à un implant de la taille d’une tête d’épingle ou à un dispositif monté sur la peau capable de détecter presque instantanément la présence de bactéries pathogènes ou d’agents biochimiques dans la circulation sanguine. À l’avenir, les médecins pourront peut-être établir des diagnostics rapidement et avec précision en utilisant les informations transmises par un tel appareil. La technologie de laboratoire sur puce existe depuis les années 80 et même, sous forme de précurseur, à la fin des années 70, mais ce n’est qu’avec l’explosion de la biotechnologie au milieu des années 90 qu’elle a vraiment commencé à attirer l’attention des scientifiques traditionnels.
Les dispositifs de laboratoire sur puce sont un exemple de la miniaturisation continue qui a lieu avec de nombreuses technologies, des puces informatiques aux dispositifs de communication tels que les téléphones portables. La recherche en laboratoire sur puce peut être considérée comme un sous-ensemble des MEMS (systèmes microélectromécaniques) et contient de nombreux composants issus de la recherche MEMS : micropompes, capillaires, valves, capteurs, leviers, etc. L’un des plus grands avantages du laboratoire sur puce est sa petite taille, qui permet une production de masse et un besoin réduit de substances coûteuses parfois nécessaires pour certains types de travaux de laboratoire. Cependant, la réduction des principes chimiques traditionnels pose de nombreux défis, ce qui signifie que les systèmes de laboratoire sur puce peuvent nécessiter une réingénierie pour correspondre à la fonctionnalité de leurs grands cousins.
Dans un avenir pas si lointain, les systèmes de laboratoire sur puce pourraient même être intégrés à des appareils familiers tels que des ordinateurs portables, permettant aux étudiants en chimie et en biologie de jouer avec des outils scientifiques en dehors des limites traditionnelles de l’environnement de laboratoire. Ces dernières années, de nombreuses conférences ont vu le jour sur le thème des laboratoires sur puce, et alors que la technologie en est encore à ses balbutiements, des dizaines, voire des centaines de millions de dollars dans le monde sont investis pour l’améliorer.