Desenvolvimento de dispositivos microfluídicos 3D em papel para utilização em biossensores

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Os métodos de deteção de marcadores, que indiquem estados patológicos, devem ser rápidos e quantitativos para assegurar um diagnóstico fiável, de maneira a permitir um tratamento eficaz e, assim, diminuir o impacto da doença na população. A Organização Mundial de Saúde (OMS) estabeleceu diretrizes, como o baixo custo e a independência de infraestruturas, para o desenvolvimento de novas tecnologias de diagnóstico. Neste trabalho, foram desenvolvidos biossensores de papel em formato 3D que respeitam não só as diretrizes anteriormente indicadas como acrescentam características tais como a acessibilidade e biodegradabilidade dos seus materiais e, também, a possibilidade de aplicação em diversas finalidades, incluindo o diagnóstico na ausência de laboratório e a monitorização ambiental. Os dispositivos microfuídicos desenvolvidos são fabricados através da sobreposição de camadas de papel, padronizadas com canais hidrófilos confinados por barreiras hidrófobas, impressas através de uma impressora a cera e difundidas no papel, através de uma placa de aquecimento. As camadas de papel estão unidas por uma camada de adesivo de dupla face hidrófoba com orifícios, preenchidos por pó de celulose, que garantem o contacto em zonas específicas. Estes dispositivos permitem o fluxo vertical de soluções, algo que os dispositivos em formato 2D não possibilitam, que tem a vantagem de permitir a quantificação simultânea de vários marcadores num dispositivo com uma área menor. Para além de estudos efetuados para a otimização da construção dos dispositivos 3D, foi efetuada uma aplicação para a deteção e quantificação de glucose em soluções aquosas. Os resultados dos biossensores foram analisados através de um scanner comercial, o que permitiu uma quantificação química através de reações colorimétricas. Os biossensores 3D mostraram-se capazes de, em poucos minutos, quantificar concentrações de glucose entre 0,1 mM e 20 mM, valores que abrangem o intervalo de interesse biológico. Os dispositivos microfuídicos estudados também se mostraram capazes de resultados mais homogéneos em comparação com os conseguidos em dispositivos de fluxo lateral(2D).