Modelado y simulación de la electroforesis capilar en dispositivos de microfluídica

PABLO A. KLER, FABIO A. GUARNIERI, CLAUDIO L. A. BERLI

Santa Fe, Argentina

Congreso; FLUIDOS 2008: X Reunión sobre Recientes Avances en Física de Fluídos y sus Aplicaciones; 2008

Grupo Flujo de Fluidos y Fenómenos Interfaciales, INTEC (CONICET- UNL).

La electroforesis capilar (EC) es una técnica separativa ampliamente utilizada en análisis químicos y biológicos, y actualmente representa una de las aplicaciones más importantes de la nueva tecnología denominada “laboratorios en chips”. Un dispositivo de microfluídica diseñado para EC básicamente consiste de una red de microcanales que conectan cámaras de reacción, columnas de separación, y reservóreos. El transporte de fluidos a través de la red se realiza aplicando campos eléctricos, es decir, mediante flujo electro-osmótico. Este trabajo presenta el modelado y la simulación de las operaciones básicas de la EC en microdispositivos, tales como el transporte, inyección y separación de muestras. El modelo se basa en las ecuaciones que gobiernan el campo eléctrico (Poisson), la dinámica de los fluidos (Navier-Stokes), el transporte de iones (Nerst-Planck), y las reacciones químicas que involucran a los analitos y la solución electrolítica. Se incluye además la relación entre el potencial electrocinético de los microcanales y las características de la solución electrolítica. El cálculo numérico se implementa en PETSC-FEM (Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation - Finite Elements Method), en un entorno Python desarrollado en el CIMEC, utilizando computo paralelo de alto rendimiento y técnicas basadas en métodos de decomposición de dominios.