Fabricação de dispositivos para aplicação de conceitos de microfluídica a uma Língua eletrônica

Abstract

Este trabalho de doutorado dá continuidade aos esforços iniciados no mestrado, apresentando os principais resultados obtidos na integração de uma língua eletrônica com recursos de microfluídica. Brevemente, trata-se de uma língua eletrônica utilizando microlitros para análise e descarte de amostras, visando desenvolvimentos que, possibilitem posteriormente a fabricação de dispositivos lab-on-a-chip, abrindo fronteiras para possibilidades múltiplas de integração na análise de bebidas, desenvolvimento de formulações na indústria farmacêutica, biossensores, análises clínicas, etc. Para viabilizá-las, fez-se necessário depositar filmes ultrafinos nanoestruturados no interior de microcanais, previamente selados sobre eletrodos interdigitados (IDEs) de ouro, através de uma adaptação da técnica de automontagem (LbL, do inglês Layer-by-Layer), o que resultou em boa reprodutibilidade na fabricação dos dispositivos. Os filmes nanoestruturados no interior dos microcanais foram caracterizados insitu durante o processo de deposição através de medidas de espectroscopia de impedância elétrica, que indicaram alterações nos padrões observados em função da nanoestruturação de materiais sobre os IDEs, principalmente confirmado pela análise Raman. Completamente, para melhor compreensão das alterações causadas pelos filmes automontados no interior dos microcanais, as medidas elétricas foram analisadas através e circuitos elétricos equivalentes, implicando em uma simplificação no modelo que utilizamos por mais de uma década. Na sequência, o desempenho da língua eletrônica microfluídica aqui desenvolvida foi confrontado com os resultados por uma língua eletrônica convencional, na qual os eletrodos interdigitados são imersos em um béquer contendo as amostras líquidas. A partir das respostas elétricas apresentadas por tais...

This PhD work continues the efforts initiated a our Master degree, presenting the main results obtained in the integration of an electronic tonque system using microfluidics. Briefly, it is an e-tongue device using microliters for sampling and discharge analysis, envissaging developments that might later enable the fabrication of lab-on-a-chip, devices, opening frontiers to multiple possibilities of integration in the analysis of beverages, developments of pharmaceutical formulations, biosensors, clinical analysis, etc. To get it into reality it was required the deposition of nanostructured ultrathin films inside microchannels, previously sealed onto gold interdigitated electrodes (IDEs), throughout and adaptation of the layer-by-layer (LbL0 technique, completely eliminating leakages, resulting in good reproducibility in the fabrication of the devices. The nanostructured thin films inside microchannels were characterized in-situ during the deposition process throughout impedance spectroscopy, indicating changes in the observed electric patterns due to the nanostructuration of materials onto the IDEs, further corroborated by Raman analysis. Complementarily, to better understand changes caused by the layer-by-layer films inside a microchannel, the impedance data were analyzed using equivalent electric circuits, resulting in a simplification of the model used by us for more than a decade. Sequentially, the performance of the microfluidic e-tongue developed here was confronted with data acquired in a conventional e-tongue, in which the IDEs were left soaking in a beaker having liquid samples. Principal Component Analysis was applied in the data from the electrical responses presented by these e-tongues, indicating that the microchannel system has a similar performance when compared to the conventional system of IDEs immersed in a liquid sample... (Complete abstract click electronic access below)