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; IV Congreso de Microfluídica Argentina; 2017

Resumen: Los análisis de flujo lateral (AFL) representan un grupo de dispositivos portables yautónomos para la detección rápida y sencilla de diversos indicadores bioquímicos de agentespatógenos y enfermedades. Además de las aplicaciones en salud, el uso de los AFL se haextiendido al control ambiental, fitosanitario y bromatológico, entre otros campos requiriendo dela tecnología límites de detección muy ambiciosos. Recientemente, se ha demostrado que loslímites de detección de los AFL pueden incrementarse al menos dos órdenes de magnitud, si secombinan con la aplicación de campos eléctricos para el transporte electroforético de especies.Es sabido que el desarrollo de dispositivos de AFL implica importantes esfuerzos experimentalesdada la necesidad de explorar diseños, caracterizar los materiales utilizados y controlar losparámetros cinéticos de las reacciones. Si a esto sumamos la aplicación de campos eléctricos asoluciones de electrolitos con conductividades eléctricas heterogéneas, el escenario para eldiseño empírico se vuelve demasiado complejo. De esta manera, contar con herramientas quepermitan reducir los costos y tiempos de experimentación resulta clave para la implementaciónefectiva de esta tecnología. Para ello el desarrollo de prototipos numéricos que permitan simulareficientemente nuevos diseños de AFL sometidos a campos eléctricos resulta de gran utilidadtecnológica y científica. En este trabajo se presenta la implementación de un prototipo numéricode un AFL sometido a campos eléctricos. El modelo consiste en la solución acoplada de: (i) unmodelo fluidodinámico de imbibición capilar, (ii) un modelo de transporte de materia que incluyetérminos electromigrativos, (iii) un modelo de conductividad eléctrica y conservación de cargas, y(iv) un modelo reactivo de tipo antígeno-anticuerpo. El dominio completo se resuelve utilizandoel método de elementos finitos utilizando PETSc-FEM, tanto para los fenómenos de transporte yreacción como para el modelo de flujo por imbibición capilar, que se resuelve con un enfoquetipo Darcy basado en permeabilidades heterogéneas. Se concluye que la realización de ensayosvirtuales 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.