Estudo experimental de escoamentos fisiológicos em microcanais fabricados por x...

• Author(s): Pinto, Elmano
• Date: 2012
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10198/7995
• Origin: Biblioteca Digital do IPB
• Subject(s): Microfabricação de baixo custo; Xurografia; Microcanais; Escoamento Sanguíneo; Microcirculação; Espessura da camada livre de células
• Document Type: Master Thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Lima, R.; Garcia, Valdemar; Dias, Ricardo P.

Description

Este projecto de mestrado em Tecnologia Biomédica é de natureza experimental e possui como principais pontos de interesse a fabricação de microcanais em polidimetilsiloxano (PDMS) a baixo custo e a visualização do escoamento no interior dos microcanais produzidos. Constituem como principais objectivos deste projecto a fabricação de microcanais em PDMS com recurso a tecnologias aplicadas à indústria gráfica e efectuar a sua validação. Propôs-se desenvolver/melhorar uma metodologia de microfabricação de baixo custo, conhecida por xurografia, efectuar a visualização e quantificação de vários fenómenos associados ao escoamento sanguíneo em microcanais. A técnica desenvolvida neste projecto possui como referencia a litografia suave, que por sua vez é a técnica mais utilizada na área da microfabricação. No entanto esta técnica é muito dispendiosa e requer uma sala limpa. Devido à inexistência de uma sala limpa no Instituto Politécnico de Bragança, neste trabalho foi utilizada uma plotter de corte e diversos materiais utilizados na indústria gráfica (vinil, papel adesivo, entre outros) para a produção de um molde e microcanais em PDMS. As geometrias utilizadas para o estudo possuíam larguras com dimensões a variar entre os 150μm e os 1000μm. Estas possuíam ramificações com zonas de bifurcações e consequentes zonas de confluências. Apos a fabricação dos microcanais procedeu-se ao estudo do escoamento de fluidos fisiológicos nesses microcanais. Os fluidos fisiológicos utilizados foram sangue ovino com percentagens de hematócrito entre 1% e 15% em dextrano 40. Foram também testados caudais variáveis entre 5 e 15μL/min. Procedeu-se à visualização do escoamento dos fluidos utilizando um sistema de microscópica e captaram-se várias imagens dos microcanais, nomeadamente antes da bifurcação e depois da confluência. As imagens foram tratadas num software informático, quantificando a espessura da camada livre de células formada junto das paredes e a jusante da confluência. Os resultados obtidos demonstram que a técnica designada por xurografia pode ser utilizada para estudar vários fenómenos fisiológicos existentes na microcirculação. This project of the master's degree in Biomedical Technology is an experimental work and includes as the principal interests the fabrication of microchannels of polydimethylsiloxane (PDMS) at low cost and the ability to study blood flow phenomena within the microchannels produced. The main objective of this project is to fabricate microchannels in PDMS using the technologies applied to the printing industry and validation of their performance. It has been proposed to develop/improve a low cost method of microfabrication, to acquire know how about xurography and to visualize and quantify several physiological phenomena associated with blood flow in microchannels. The technique used as a reference in this project was soft lithography, which is the most used technique in the field of microfabrication. However this technique is very expensive and requires a clean room. Due to the lack of a clean room at the Polytechnic Institute of Bragança, a cutting plotter and various materials used in the printing industry (technique known as xurography) were used to produce the molds and the correspondent microchannels in PDMS. The geometries used in this study had widths with dimensions ranging from 150μm up to 1000μm. These channels had ramifications with bifurcations and confluences regions. After the fabrication of the microchannel the physiological fluid flow in these microchannels were studied. The physiologic fluids used were sheep blood with dextran 40 of which hematocrit percentages were between 1% and 15%. The flow rates varying between 5 and 15μL/min were also tested. The fluid flows were visualized using a microscopic system and captured images of the various microchannels, including especially before the bifurcation and after the confluence. The images were processed with a computer software to quantify the thickness of the cell free layer formed adjacent to the microchannel walls and downstream of the confluence. The results demonstrate that the technique known as xurography can be applied to investigate blood flow phenomena happening in microcirculation.