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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Construção e desenvolvimento de dispositivos de teste point-of-care com detecção eletroquímica em papel
Title Alternative: Construction and development of point-of-care testing devices with electrochemical detection in paper
Author: Silva, Everson Thiago Santos Gerôncio da, 1986-
Advisor: Kubota, Lauro Tatsuo, 1964-
Abstract: Resumo: Os dispositivos microfluídicos fabricados em plataforma de papel (?PADs) têm recebido enorme atenção nos últimos anos, principalmente devido ao seu baixo custo, capacidade natural de transporte de fluidos por capilaridade, biodegradabilidade/biocompatibilidade, elevada área superficial, dentre outros. Entretanto, apesar do grande avanço recente no desenvolvimento e aplicação desta tecnologia, ainda existem vários campos a serem explorados, e fim de melhorar esta plataforma para aplicações analíticas em campo. Neste contexto, o conteúdo deste trabalho de tese foi dividido em 3 partes distintas, porém complementares, onde foi demonstrado o uso de novas abordagens e técnicas para a construção de dispositivos de teste do tipo point-of-care (POC) utilizando papel como plataforma microfluídica. A primeira etapa deste trabalho consistiu na construção de um dispositivo analítico novo e versátil, com detecção eletroquímica que permitiu a utilização de diferentes tipos de papel como plataforma microfluídica sem a necessidade de mudar o sistema de detecção. As principais vantagens desta abordagem incluíram: (i) a possibilidade de utilizar diferentes eletrodos de trabalho (WE) e vários tipos de papel como plataforma microfluídica no mesmo dispositivo; (ii) estrutura fechada com um reservatório de eluente acoplado, evitando assim erros relacionados com mudanças ambientais e contaminação externa em análises de campo; (iii) boa reprodutibilidade e (iv) o canal microfluídico no papel delimitado apenas pelo corte. A estrutura fechada deste dispositivo, bem como o uso de fechaduras magnéticas (imãs de neodímio), serviu de base para o desenvolvimento de uma nova metodologia de selagem para dispositivos analíticos à base de papel empregando o efeito triboelétrico, o qual foi relatado aqui pela primeira vez. O método apresentado mostrou ser bastante simples e de baixo custo, consistindo em atritar folhas de PET em diferentes materiais para que ocorra o acúmulo de carga eletrostática, e posicionar estes de modo a selar os dispositivos a base de papel. Foi demonstrado ainda que atrasos no fluxo puderam ser produzidos pela adição de espaçadores entre o PET carregado e os canais hidrofílicos. Por último, uma tecnologia simples para microfabricação de eletrodos (com destaque para os eletrodos de pseudo-referência de Ag/AgCl) foi demonstrada, utilizando impressora inkjet. PET e papel Whatman #1 foram usados como substratos para demonstrar as possibilidades da técnica, além de permitir posteriormente o uso do efeito triboelétrico para a construção do dispositivo final. Como conclusão desse trabalho de tese, pode-se afirmar que a construção de diferentes dispositivos microfluídicos a base de papel, bem como a implementação de novos métodos de fabricação foram realizados com sucesso

Abstract: The microfluidic paper-based analytical devices (?PADs) have received considerable attention in the past few years, mainly due to its low cost, natural ability to transport fluids by capillary force, biodegradability / biocompatibility, high surface area, and more. However, despite the recent major breakthrough in the development and application of this technology, there are still many fields to explore, and improve this platform for analytical point-of-care applications. In this context, the contents of this thesis were divided into 3 different (but complementary) parts, where it was demonstrated the use of new approaches and techniques for the construction of point-of-care (POC) testing devices using paper as a microfluidic platform. The first step of this work was to develop a new and versatile analytical device with electrochemical detection, which allows the use of different types of paper as microfluidic platform without the need of changing the detection system. The main advantages of the proposed approach include: (i) the possibility of using different working electrodes (WE) and different types of paper as microfluidic platform, in the same device; (ii) the closed structure coupled with a reservoir of eluent, thereby avoiding errors related to external contamination and/or environmental changes in the POC tests. (iii) The good reproducibility and (iv) the use of microfluidic channels delimited only by the paper cutting, were also important characteristics of this approach. The closed structure of the device as well as the use of magnetic locks (neodymium magnet) provides the basis for the development of a new analytical method for sealing paper-based devices by using triboelectric effect, which was reported here by the very first time. The presented method has proved to be quite simple and low cost, consisting in rubbing PET sheets with different materials to form some electrostatic charges on the PET surfaces, and to place it in both sides of the paper-based device, in order to sealing it. It was also demonstrated that flow delays could be achieved by the addition of spacers between the charged PETs and the hydrophilic channel. Finally, a simple technology for microfabrication of electrodes (especially the Ag/AgCl pseudo-reference electrode) was demonstrated by using an inkjet printer. PET and Whatman #1 paper were used as substrates to demonstrate the possibilities of the technique. Then, this technology was coupled with the sealing method shown earlier (using triboelectric effect) to build the final microfluidic device. As a conclusion of this thesis, it can be stated that the construction of different microfluidic paper-based analytical devices as well as the implementation of new manufacturing methods were carried out successfully
Subject: Dispositivos em papel
Tecnologia point-of-care
Detecção eletroquímica
Selagem
Triboeletrização
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2015
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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