Estratégias de microfabricação utilizando toner para produção de dispositivos microfluídicos

Neste trabalho são apresentados processos de microfabricação de estruturas contendo microcanais e sistemas de manipulação hidrodinâmica e eletroosmótica de fluídos. Foram desenvolvidos processos de microfabricação utilizando toner sobre poliéster, toner sobre vidro, toner como resiste, além de métodos alternativos de perfuração de lâminas e selagem de microestruturas em vidro, desenvolvimento de microestruturas para eletroforese capilar e espectrometria de massas com ionização por eletronebulização. A caracterização dos materiais e processos permitiu uma ampla visão das potencialidades e alternativas dos processos de microfabricação, tendo sido demonstrado que os dispositivos produzidos em toner-poliéster são quimicamente resistentes às substâncias tipicamente utilizadas em eletroforese capilar. Neste trabalho, um detector condutométrico sem contato foi implementado em microestruturas de toner-poliéster e a separação eletroforética de alguns metais alcalinos é demonstrada. A microestrutura foi projetada no formato padrão em cruz, tendo o canal de separação 22 mm de comprimento, 12 µm de profundidade e largura típica. A cela condutométrica foi construída sobre o canal de separação utilizando-se fita adesiva de cobre (1 mm de largura) como eletrodos. O sinal aplicado na cela foi de 530 kHz e 10 Vpp . A separação de K+, Na+ e Li+ na concentração de 100 µmol L-1 foi efetuada em torno de 0,8 min, utilizando-se 1 kV como potencial de separação. Foram desenvolvidos microchips para análise por espectrometria de massas com introdução de amostra por eletronebulização, sendo determinado cluster do íon cloreto em concentração de 1 mmol L+. Também solução com 1 mmol/L de glucosamina em água/metanol 1: 1 (v/v), sob corrente de 100 nA gerou sinal estável e livre de descarga corona. Utilizando detecção amperométrica, obteve-se eletroferogramas mostrando a separação de iodeto (10 mmol L-1) e ascorbato (40 mmol L-1) em potencial de separação de 4,0 kV (800 V cm-1 potencial de detecção de 0,9 V (vs. Ag/AgCI), injeção com 1,0 kV/1°s, tampão borato de sódio 10 mmol L+ com CTAH 0,2 mmol L-1, pH 9,2. Obteve-se eficiência de 1,6.104 pratos/m e foi possível obter limites de detecção de 500 nmol L-1 (135 amol) e 1,8 µmol L-1 (486 amol) para iodeto e ascorbato, respectivamente. O processo de fabricação utilizando toner como material estrutural para microchips em vidro foi bem estabelecido, assim como os modos de detecção fotométrico e condutométrico foram demonstrados. Foram obtidos eletroferogramas par detecção condutométrica sem contato de solução 200 µmol L-1 de K+, Na+ e U+, em tampão histidina/ácido lático 30 mmol L-1 9:1 (v/v) água:metanol, injeção eletrocinética de 2,0 kV/5,0 s, potencial de separação de 1 kV, 530 kHz de frequência e tensão de 2,0 Vpp. Também foi implementado um sistema de detecção fotométrico para microchip operando em 660 nm, tendo sido utilizado para a detecção de azul de metileno 1,0 mmol L-1 em tampão de corrida de barato de sódio 20 mmol L-1 (pH 9,2), com o detector posicionado a 40 mm do ponto de injeção e com injeção eletrocinética a 2,0 kV por 12 s com picos bem resolvidos em menos de 1 min.

Management of cardiovascular diseases with micro systems and nanotechnology

Cardiovascular diseases are the leading cause of death and morbidity in industrialized nations and are becoming an urgent health problem for all nations due to the unstoppable trend of an ageing and obese population. Due to the rapid development of micro total analysis systems (μTAS) and nanotechnology in recent years, they will play an important role in the diagnosis, management, and therapy of cardiovascular diseases. It is envisaged that the micro and nanotechnologies developed for treating other diseases shall be explored for cardiovascular applications to reduce the research effort required for commercializing the devices and drugs to meet the increasing demand of the cardiovascular patients.

A novel CE microchip with micro pillars column & double-L injection design for Capacitance Coupled Contactless Conductivity detection technology

This novel capillary electrophoresis microchip, or also known as μTAS (micro total analysis system) was designed to separate complex aqueous based compounds, similar to commercial CE & microchip (capillary electrophoresis) systems, but more compact. This system can be potentially used for mobile/portable chemical analysis equipment. Un-doped silicon wafer & ultra-thin borofloat glass (Pyrex) wafers have been used to fabricate the device. Double-L injection feature, micro pillars column, bypass separation channel & hybrid- referenced C4D electrodes were designed to achieve a high SNR (signal to noise ratio), easy- separation, for a durable and reusable μTAS for CE use.

Micro-structure differences in kaolinite suspensions

SEM observations of the aqueous suspensions of kaolinite from Birdwood (South Australia) and Georgia (USA) show noticeable differences in number of physical behaviour which has been explained by different microstructure constitution.. Birdwood kaolinite dispersion gels are observed at very low solid loadings in comparison with Georgia KGa-1 kaolinite dispersions which remain fluid at higher solids loading. To explain this behaviour, the specific particle interactions of Birdwood kaolinite, different from interaction in Georgia kaolinite have been proposed. These interactions may be brought about by the presence of nano-bubbles on clay crystal edges and may force clay particles to aggregate by bubble coalescence. This explains the predominance of stair step edge-edge like (EE) contacts in suspension of Birdwood kaolinite. Such EE linked particles build long strings that form a spacious cell structure. Hydrocarbon contamination of colloidal kaolinite particles and low aspect ratio are discussed as possible explanations of this unusual behaviour of Birdwood kaolinite. In Georgia KGa-1 kaolinite dispersions instead of EE contact between platelets displayed in Birdwood kaolinite, most particles have edge to face (EF) contacts building a cardhouse structure. Such an arrangement is much less voluminous in comparison with the Birdwood kaolinite cellular honeycomb structure observed previously in smectite aqueous suspensions. Such structural characteristics of KGa-1 kaolinite particles enable higher solid volume fractions pulps to form before significantly networked gel consistency is attained.