Simulación de la dispersión transversal en dispositivos de microfluídica basados en papel

SCHAUMBURG, FEDERICO; KLER, PABLO A.; BERLI, CLAUDIO L. A.

Congreso; IV Congreso de Microfluídica Argentina; 2017

Resumen: El desarrollo de plataformas microfluídicas que integran papel y otros derivadosde la celulosa ha tenido un notable crecimiento en los últimos cinco años. En efecto, estossoportes son de gran disponibilidad y bajo costo, permiten el transporte de fluidos mediantecapilaridad, son compatibles con los sistemas biológicos y permiten la adsorción/desorción demoléculas para implementar diversas reacciones químicas. Estas ventajas hacen que lamicrofluídica basada en papel se aplique a sistemas de análisis cada vez más diversos, y por lotanto se vuelve cada vez más necesaria la optimización de las diferentes operaciones unitariasque se realizan en los dispositivos. Varias de esas operaciones, notablemente el mezclado,dilución, separación por tamaños y formación de gradientes, tienen un factor común que es eltransporte advectivo-difusivo de especies químicas en la matriz porosa. En este marco, elpresente trabajo aborda el modelado y la simulación numérica de la dispersión transversal deespecies químicas en un medio poroso. El estudio está dirigido a obtener reglas de escala para elmejor diseño de las operaciones mencionadas en microdispositivos basados en papel. Sepretende adaptar el modelo Fickiano clásico de difusión a través de la incorporación deaproximaciones en el término de flujo dispersivo en la ecuación de transporte. Se parte modelosreportados en la literatura *1,2+, los cuales consideran la dispersión por advección teniendo encuenta las características del medio poroso y el campo de velocidad del fluido. Los modelos seimplementan numéricamente a través de la herramienta PETScFEM y se utilizan para evaluar larespuesta de generadores de gradientes en papel, comparando su desempeño frente a losgeneradores microfluídicos clásicos.