MICROFLUIDICA EN PAPEL: FLUJO CODIFICADO EN LA GEOMETRIA

EMANUEL ELIZALDE; RAÚL URTEAGA; CLAUDIO L. A. BERLI

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquimica y Química Inorgánica; 2015

Los dispositivos de microfluídica basados en papel están ganando un creciente interés para la fabricación de laboratorios en chips, debido a una serie de ventajas tales como el bajo costo del material, la compatibilidad con reacciones químicas y bioquímicas, y la posibilidad de transportar fluidos mediante capilaridad, es decir sin bombeo externo [1]. El beneficio del transporte pasivo sin embargo demanda esfuerzos de diseño, debido a que el flujo en el dispositivo se debe programar de antemano, teniendo en cuenta los requerimientos del ensayo a realizar. En efecto, el flujo capilar está regido por dos factores principales: las propiedades fisicoquímicas de las interfaces involucradas, y las características geométricas, las cuales controlan tanto la curvatura de las interfaces como la resistencia hidrodinámica del dominio de flujo. Este aspecto es particularmente importante, pues significa que el flujo no podrá ajustarse una vez que el dispositivo este construido. Por esta razón, diferentes geometrías son regularmente propuestas para programar la dinámica en sustratos porosos (por ejemplo, [2]). El procedimiento normalmente consiste en definir una geometría y luego calcular, o medir, la cinemática de imbibición. El cálculo inverso, es decir, predecir la geometría que confiere una determinada dinámica de flujo, involucra un problema matemático más sofisticado, cuya solución ha sido propuesta en un trabajo reciente [3]. En particular, el cálculo se simplifica en sistemas donde la presión capilar no cambia lo largo del dominio flujo, lo cual resulta de aplicación en sustratos de papel y otros derivados de celulosa, muy utilizados para la fabricación de chips de diagnóstico descartables. En este trabajo se describe el cálculo inverso y su utilización como herramienta para microfluídica basada en papel. Las predicciones se validan con prototipos experimentales fabricados en nuestro laboratorio. El resultado general es que el modelo fluido dinámico desarrollado permite diseñar geometrías para obtener un control preciso de la cinemática de imbibición del fluido, y por lo tanto constituye una herramienta para el diseño de chips que aseguren el control y la reproducibilidad de los tiempos de ensayo. Asimismo, desde el punto de vista de los fundamentos, este trabajo contribuye a una mejor comprensión del transporte capilar en sustratos tipo papel, lo cual es crucial para el desarrollo de nuevas tecnologías de detección. 1. A. K. Yetisen, M. S. Akram, C. R. Lowe, Lab Chip, 13, 2210, 2013 2. S. Mendez, E. M. Fenton, G. R. Gallegos, D. N. Petsev, S. S. Sibbett, H. A. Stone, Y. Zhang,