Desarrollo de chip microfluídico de Polidimetilsiloxano para sistema de biosensado basado en sensor de onda acústica de superficie tipo Love

MILLICOVSKY, M.J.; SCHIERLOH, L.P.; KLER, P.A.; MUÑOZ, G.G.

San Luis

Congreso; XVII REUNIÓN SOBRE RECIENTES AVANCES EN FÍSICA DE FLUIDOS Y SUS APLICACIONES; 2023

Universidad Nacional de San Luis

En el marco de la tesis doctoral titulada “Desarrollo de dispositivo basado en tecnología de onda acústica de superficie para el diagnóstico del síndrome del ojo seco mediante el análisis de la lágrima” se realizó un chip microfluídico de Polidimetilsiloxano (PDMS). Este es parte de una plataforma de biosensado diseñada en base al sensor de onda acústica de superficie tipo Love (LSAW). El objetivo es que, desde una bomba de infusión, un fluido circule a través de la pieza de PDMS y haga contacto con el área de sensado de LSAW. Este sistema fluídico es fundamental, dado que permitirá la circulación de químicos en el proceso funcionalización del LSAW, donde se transformará al sensor en un biosensor para analizar las lágrimas humanas.El LSAW es un cristal oscilador que cambia su respuesta en frecuencia ante cambios físicos de la muestra (gas o fluído), por ejemplo, en términos de viscosidad. El diseño del chip PDMS tuvo en cuenta tres aspectos fundamentales :-Dimensiones del sensor : 17 mm de largo , 8.4 mm de ancho, 400 micrones de espesor, área de sensado de 3.48 mm por 3.5 mm.-Características del sensor : el cristal se compone de una capa de cuarzo, otra de dióxido de Silicio y finalmente una delgada de Oro sobre la cual se encuentra el área de sensado. La fragilidad del dispositivo es un aspecto primordial a tener en cuenta al sellar el chip. Además, el PDMS solo puede hacer contacto en el área de sensado, sino afectaría la respuesta del sensor. -Comportamiento fluido-chip : al sellar el chip con el sensor entra aire, el cual debe ser extraído, sino el fluido circula por encima y no hace contacto con el sensor. Tensión superficial y contra presión hidráulica.El chip PDMS se realizó utilizando una mezcla con relación 10:1 de elastómero base y agente curativo (ambos Sylgard184TM). Esta mezcla se dejó una hora en una bomba de vacío para quitar burbujas de aire y luego se depositó en un molde impreso en modelado por deposición fundida (FDM) para finalmente dejar hornear por una hora a 65 ºC. El molde cuenta con dos agujeros laterales para insertar dos varillas metálicas, las cuáles se retiran al finalizar el horneado para formar los canales de ingreso y salida de fluido. Para que la muestra haga contacto con el área de sensado del LSAW, el chip posee un Oring integrado para que el fluido caiga desde el canal de ingreso, formando una “pileta” y luego siguiendo su camino por el canal de salida.Para validar el trabajo desarrollado se utilizaron tres fluidos newtonianos de características viscosas diferentes para evaluar que hagan contacto eficientemente con el sensor. Se optó por agua destilada, alcohol isopropílico y una solución de PEG 3350 al 40%. Como no se evaluó la respuesta del sensor se usó una copia plástica de idéntica dimensión. Para comprobar que el fluido haga contacto , el gabinete donde se coloca el sensor, posee una ranura para observar el área de sensado, por la cuál se puede utilizar una cámara para grabar con detalle. Se realizaron dos grabaciones con cada fluido: una con papel sobre la copia del sensor para comprobar que el papel se moje y otra sin papel para observar la circulación del fluido. Por otro lado, la tapa del gabinete permite observar el sensor para evaluar que el fluido no se escape, es decir, que el chip PDMS selle correctamente al cristal.