Incremento de la Eficiencia de los Análisis de Flujo Lateral a Través de Campos Eléctricos

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

Congreso; ENIEF 2017; 2017

Resumen. Los análisis de flujo lateral (AFL) representan un grupo de dispositivos portables y autó-nomos para la detección rápida y sencilla de diversos indicadores bioquímicos de agentes patógenos yenfermedades. Además de las aplicaciones en salud, el uso de los AFL se ha extiendido al control ambiental,fitosanitario y bromatológico, entre otros campos requiriendo de la tecnología límites de detecciónmuy ambiciosos. Recientemente, se ha demostrado que los límites de detección de los AFL pueden incrementarseal menos dos órdenes de magnitud, si se combinan con la aplicación de campos eléctricospara el transporte electroforético de especies. Es sabido que el desarrollo de dispositivos de AFL implicaimportantes esfuerzos experimentales dada la necesidad de explorar diseños, caracterizar los materialesutilizados y controlar los parámetros cinéticos de las reacciones. Si a esto sumamos la aplicación decampos eléctricos a soluciones de electrolitos con conductividades eléctricas heterogéneas, el escenariopara el diseño empírico se vuelve demasiado complejo. De esta manera, contar con herramientas quepermitan reducir los costos y tiempos de experimentación resulta clave para la implementación efectivade esta tecnología. Para ello el desarrollo de prototipos numéricos que permitan simular eficientementenuevos diseños de AFL sometidos a campos eléctricos resulta de gran utilidad tecnológica y científica.En este trabajo se presenta la implementación de un prototipo numérico de un AFL sometido a camposeléctricos. El modelo consiste en la solución acoplada de: (i) un modelo fluidodinámico de imbibicióncapilar, (ii) un modelo de transporte de materia que incluye términos electromigrativos, (iii) un modelo deconductividad eléctrica y conservación de cargas, y (iv) un modelo reactivo de tipo antígeno-anticuerpo.El dominio completo se resuelve utilizando el método de elementos finitos utilizando PETSc-FEM, tantopara los fenómenos de transporte y reacción como para el modelo de flujo por imbibición capilar, que seresuelve con un enfoque tipo Darcy basado en permeabilidades heterogéneas. Se concluye que la realizaciónde ensayos virtuales permite determinar la ventana de trabajo apropiada (en términos de parámetrosoperativos) para lograr mejorar el límite de detección y el rendimiento global de los dispositivos.