Estudo experimental e computacional sobre a geraçãoo de macro-emulsões e outros sistemas mediante dispositivos microfluídicos

Autor: Juan Enrique Rivero Cervantes
Přispěvatelé: Adriano Mesquita Alencar
Rok vydání: 2022
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
DOI: 10.11606/d.43.2017.tde-13072022-121627
Popis: A microfluídica consiste na manipulação de fluidos da ordem de picolitros, o que leva ao uso mínimo de reagentes assim como o baixo custo de material químico e analitos [1]. Há al- guns anos, muitos desenvolvimentos e aplicações têm focado em mostrar que métodos tradi- cionais de alto custo podem ser simplificados em dispositivos de grandeza consideravelmente menores, mais conhecidos como sistemas lab-on-a-chip. Alguns exemplos deles podemos mencionar: dispositivos baseados em materiais viscoelásticos mediante soft-lithogaphy [2], sistemas baseados em papel ouPADs - microfluidics paper analytical devices [3], entre out- ros. Alternativamente, métodos numéricos como o método dos elementos finitos (FEM) [4] tem permitido o desenvolvimento da fluidodinâmica computacional, a qual permite uma análise e adaptação ao nível da microfluídica. Neste trabalho, nós focamos na geração de emulsões simples, tanto na parte experimental, desde a fabricação dos dispositivos com microcanais e a construção de bombas de infusão, como a parte computacional baseado em OpenFoam. Esta última aplicação usando como princípio a hidrofobicidade [5, 6] das paredes internas dos dispositivos microfluídicos. Microfludics concerns the manipulation of fluids at the order of some picoliters, which leads to the use of minimum of reactant, and therefore relative low cost of chemical reactants and analytes [1]. Some years ago, multiple applications have been developed in order to show that traditional expensive experiments can be simplified into simple chips. Some examples: the use of certain elastomers like PDMS, some ceramic materials as low-temperature co-fired ceramic (LTCC) modules [7], the developement of PADs - microfluidics paper analytical devices [3], among others. Alternatively, along some decades, the finite element methods (FEM) [4] has provided, the computational fluid dynamics (CFD) which permits the support and adaptation for analysis for microfluidics. In this work, we focus in the generation of simple emulsions, and illustrate the experimen- tal and theoretical method for reaching them. Experimentally, by using softlithography techniques for building microdevices on polydimethylsiloxane (PDMS) materials, and by using an open source hardware Arduino [8] for programming and controlling a system of sy- ringe infusion. Parallelly, such emulsions are obtained too in an open source computational method based on OpenFoam [9], using a suitable method regarding the wettability [5, 6] of the inner microchannel walls.
Databáze: OpenAIRE
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