(Conferencia Invitada) Flujo electrocinético en dispositivos de microfluídica

CLAUDIO L. A. BERLI

Ciudad de Salta, Argentina

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

El flujo electrocinético, el cual es inducido y controlado mediante la aplicación de campos eléctricos, es el mecanismo más utilizado para el transporte de fluidos en los dispositivos de microfluídica denominados “laboratorios en chips”. Estos microsistemas básicamente consisten en una red de microcanales integrados que conectan cámaras de reacción, columnas de separación y reservorios, donde se puede realizar una serie de operaciones que normalmente involucran varios equipos de un laboratorio convencional. En efecto, la microfluídica está produciendo un gran impacto en áreas como la biotecnología, farmacología, química analítica y medicina. En este contexto, el presente trabajo considera el modelado del flujo electrocinético en redes de microcanales, a partir de las leyes que gobiernan la cantidad de movimiento del fluido, la conservación de especies iónicas, y el campo eléctrico. Se derivan expresiones teóricas de la conductancia hidrodinámica, electro-osmótica y eléctrica, las cuales permiten determinar el caudal volumétrico y la corriente eléctrica en cada rama de la red, en función de los gradientes de potencial y presión aplicados [1]. Esta descripción es clave para la operación de los dispositivos, y confiere el soporte necesario para la simulación, el diseño y la construcción de prototipos. Se estudia en particular el transporte de fluidos no-Newtonianos, como soluciones de macromoléculas y suspensiones coloidales, los cuales inducen fenómenos no-lineales descritos muy recientemente [2,3]. El modelo elaborado predice, por ejemplo, que el bombeo electrocinético de soluciones poliméricas alcanza una eficiencia termodinámica mucho mayor que la obtenida con soluciones de electrólitos simples bajo las mismas condiciones experimentales. Este resultado es muy relevante desde el punto de vista tecnológico, debido a que permitiría mejorar la conversión energética en los dispositivos de microfluídica. [1] Berli CLA, Microfluidics and Nanofluidics 4, 391-399, 2008 [2] Berli CLA, Olivares ML, J. Colloid Interface Sci. 320, 582-589, 2008 [3] Olivares ML, Vera Candioti L, Berli CLA, Electrophoresis 30, 921-928, 2009