Modelo analítico para el diseño de ensayos basados en flujo lalteral

PABLO A. KLER; NAZARENA PUJATO, IVÁN MARCIPAR; CLAUDIO L. A. BERLI

San Miguel de Tucumán

Workshop; III Reunión de Microfluídica Argentina; 2016

Universidad Nacional de Tucumán

La microfluídica basada en papel ha producido un notable impacto en el desarrollo de biosensores y dispositivos de ensayo portables, simples de usar y de bajo costo, los cuales tienen una gran demanda para la detección de diversos indicadores bioquímicos en el campo de la salud humana y animal. Se observa hoy una intensa actividad de investigación dedicada al desarrollo de nuevas aplicaciones, optimización de esquemas de reacción, incorporación de nuevos materiales, mejoras en la sensibilidad, e implementación de detecciones cuantitativas. La mayoría de estas tareas se realiza sin embargo empíricamente. En el caso de ensayos de flujo lateral, por ejemplo, cuestiones centrales como la eficiencia de captura de analitos en función de la velocidad del fluido se exploran de manera experimental. Por lo tanto es de gran interés contar con herramientas de modelado y diseño que permitan reducir los costos de insumos y los tiempos de desarrollo. En este sentido existen modelos numéricos rigurosos para abordar los problemas de transporte de especies con reacción química en diversas geometrías, pero su uso requiere implementación computacional y usuarios expertos. En este trabajo se presenta un modelo matemático simple, de solución analítica, el cual es capaz de describir cuantitativamente los procesos de transporte y reacción en dispositivos basados en flujo lateral. La formulación incluye el flujo capilar de la muestra en el sustrato poroso y las reacciones antígeno-anticuerpo en la línea de detección. Las predicciones se validaron con simulaciones numéricas del problema completo (advección-difusión-reacción) y con resultados experimentales de un sistema estándar (inmunoensayos en membranas de nitrocelulosa). El modelo describe muy satisfactoriamente la dinámica de la reacción antígeno-anticuerpo en función de los parámetros clave del sistema: velocidad de flujo, velocidad de reacción, volumen de muestra reaccionante y concentración de analito. Se obtiene así una herramienta práctica para el diseño y puesta a punto de nuevos biosensores.