Publicação
Desenvolvimento de dispositivos microfluídicos impressos em 3D por Processamento Digital de Luz (DLP)
| Resumo: | Orientador: José Alberto Fracassi da Silva |
|---|---|
| Autores principais: | Silva, Emelle Kelly Nascimento da, 1994- |
| Assunto: | Impressão tridimensional Microdispositivos Microfluídica Printing, three-dimensional Microdevices Microfluidics |
| Ano: | 2021 |
| País: | Brasil |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | IBICT |
| Idioma: | português |
| Origem: | Oasisbr |
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| author | Silva, Emelle Kelly Nascimento da, 1994- |
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| dc.description.none.fl_str_mv | Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: A presente dissertação descreve o desenvolvimento e otimização de dispositivos microfluídicos para análises químicas e biológicas. Para isso, utilizou-se uma impressora 3D baseada em processamento digital de luz (DLP, do inglês Digital Light Processing) e quatro tipos de resinas comerciais. Esse tipo de impressão 3D foi escolhido por permitir a rápida fabricação de dispositivos com geometrias altamente complexas e com resolução espacial adequada. Com o objetivo de estudar a produção de substâncias por organismos quando submetidos a estresses por certos ativos, buscou-se desenvolver um dispositivo capaz de separar células ou aglomerado de células por tamanho que pudessem através de componentes ativos ser direcionados, controlados e ou desviados para diferentes canais. Para alcançar esse objetivo, esta pesquisa foi dividida em duas partes. A primeira trata do desenvolvimento de um dispositivo com componentes passivos para separação de células por tamanho com boa transparência e a segunda parte trata da construção válvulas de acionamento pneumático (componentes ativos) para a manipulação e controle do fluxo. Inicialmente foi desenvolvido um dispositivo com barreiras para simular armadilhas que permitisse o aprisionamento e a separação de partículas biológicas. A menor distância conseguida com reprodutibilidade entre as barreiras foi 110 µm. Apesar disso, deparou-se com o problema de baixa transparência devido a rugosidades na superfície dos dispositivos causada pela limpeza com solventes e características provenientes da própria impressão. Para isso, testou-se varia formas de aderir uma lâmina de vidro à superfície do dispositivo após impressão. Dado a conquista de dispositivos transparentes, partiu-se para a segunda parte do trabalho. Desenvolveu-se uma válvula baseada em membranas flexíveis do tipo normalmente aberta com uma câmara de controle para a deflexão de membrana. Esse dispositivo foi projetado com seis componentes ativos integrados para o manuseio do fluxo proveniente de dois canais de alimentação. Para o bom funcionamento do sistema completo, alguns ajustes foram feitos ao longo da criação das válvulas como espessura da membrana e altura e largura dos canais de fluxo e de controle Abstract: This work describes the development and optimization of microfluidic devices for chemical and biological analysis. A 3D printer based on digital light processing (DLP) and four types of commercial resins were used. This type of 3D printing was chosen because it allows the rapid fabrication of devices with highly complex geometries and suitable spatial resolution. To study the release of metabolites by organisms when subjected to stress stimulus, we sought to develop a device capable of separating cells or cell clusters by size that could, through active components, be directed, controlled and/or diverted to different channels. To achieve this goal, this research was divided into two parts. The first part deals with the development of a device with passive components for separating cells by size with good transparency and the second part deals with the construction of pneumatic actuation valves (active components) for handling and controlling the flow. Initially, a device with barriers was developed to simulate traps that would allow the trapping and separation of biological particles. The shortest distance achieved with reproducibility between barriers was 110 µm. Despite that, it was faced with the problem of low transparency due to roughness on the surface of the devices caused by cleaning with solvents and characteristics from the printing itself. For this, we tested various ways of adhering a glass slide to the device surface after printing. Once optimized the protocol to produce transparent devices, we left for the second part of the work. A valve based on flexible normally open-type membranes with a control chamber for membrane deflection was developed. This device is designed with six built-in active components for handling flow from two feed channels. For the proper functioning of the complete system, some adjustments were made during the creation of the valves, such as membrane thickness and height and width of the flow and control channels Mestrado Química Analítica Mestra em Química CAPES 88887.136421/2017-00 |
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Desenvolvimento de dispositivos microfluídicos impressos em 3D por Processamento Digital de Luz (DLP). 2021. 1 recurso online (51 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/4513. Acesso em: 7 fev. 2023.Handle20212021-12-22T00:00:00ZOrientador: José Alberto Fracassi da SilvaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaResumo: A presente dissertação descreve o desenvolvimento e otimização de dispositivos microfluídicos para análises químicas e biológicas. Para isso, utilizou-se uma impressora 3D baseada em processamento digital de luz (DLP, do inglês Digital Light Processing) e quatro tipos de resinas comerciais. Esse tipo de impressão 3D foi escolhido por permitir a rápida fabricação de dispositivos com geometrias altamente complexas e com resolução espacial adequada. Com o objetivo de estudar a produção de substâncias por organismos quando submetidos a estresses por certos ativos, buscou-se desenvolver um dispositivo capaz de separar células ou aglomerado de células por tamanho que pudessem através de componentes ativos ser direcionados, controlados e ou desviados para diferentes canais. Para alcançar esse objetivo, esta pesquisa foi dividida em duas partes. A primeira trata do desenvolvimento de um dispositivo com componentes passivos para separação de células por tamanho com boa transparência e a segunda parte trata da construção válvulas de acionamento pneumático (componentes ativos) para a manipulação e controle do fluxo. Inicialmente foi desenvolvido um dispositivo com barreiras para simular armadilhas que permitisse o aprisionamento e a separação de partículas biológicas. A menor distância conseguida com reprodutibilidade entre as barreiras foi 110 µm. Apesar disso, deparou-se com o problema de baixa transparência devido a rugosidades na superfície dos dispositivos causada pela limpeza com solventes e características provenientes da própria impressão. Para isso, testou-se varia formas de aderir uma lâmina de vidro à superfície do dispositivo após impressão. Dado a conquista de dispositivos transparentes, partiu-se para a segunda parte do trabalho. Desenvolveu-se uma válvula baseada em membranas flexíveis do tipo normalmente aberta com uma câmara de controle para a deflexão de membrana. Esse dispositivo foi projetado com seis componentes ativos integrados para o manuseio do fluxo proveniente de dois canais de alimentação. Para o bom funcionamento do sistema completo, alguns ajustes foram feitos ao longo da criação das válvulas como espessura da membrana e altura e largura dos canais de fluxo e de controleAbstract: This work describes the development and optimization of microfluidic devices for chemical and biological analysis. A 3D printer based on digital light processing (DLP) and four types of commercial resins were used. This type of 3D printing was chosen because it allows the rapid fabrication of devices with highly complex geometries and suitable spatial resolution. To study the release of metabolites by organisms when subjected to stress stimulus, we sought to develop a device capable of separating cells or cell clusters by size that could, through active components, be directed, controlled and/or diverted to different channels. To achieve this goal, this research was divided into two parts. The first part deals with the development of a device with passive components for separating cells by size with good transparency and the second part deals with the construction of pneumatic actuation valves (active components) for handling and controlling the flow. Initially, a device with barriers was developed to simulate traps that would allow the trapping and separation of biological particles. 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