Dissertação

Optimization of a lab-on-chip device to study the biocementation of soils EVALUATED

“Microbial Geotechnology” é um ramo recente da engenharia geotécnica, cujo objectivo é a aplicação de métodos microbiológicos a materiais geológicos usados em engenharia. A precipitação de calcite induzida por microrganismos (Microbially Induced Calcite Precipitation) originou uma das primeiras patentes sobre melhoramento do solo e o seu foco era o processo de biocimentação. Biocimento refere-se ao depósito de CaCO3 entre partículas de uma material granular, formadas graças à actividade de microrganismos num sistema rico em ureia (substrato) e uma solução de iões de cálcio. O cimento comporta-se como um elemento de ligação para agregar grãos individuais numa massa sólida. Este trabalho surgiu da necessidade de monitorizar, in situ, o processo de biocimentação. Para desempenhar esta tarefa foi proposta uma abordagem lab-on-a-chip, que se pretende otimizar e que envolve: um biochip, sensores (spin valves), um sistema de microfluídica amovível/reutilizável e uma plataforma eletrónica concebida para funcionar em conjunto com o biochip, baseada no efeito magnetoresistivo. Este aparelho pretende monitorizar a enzima intracelular, urease, produzida pelo microrganismo. Esta enzima tem uma correlação directa com a quantidade de biocimento produzido. Os primeiros testes foram realizados em superfícies de silício com secções de ouro, desenhadas para reproduzir a superfície de um biochip. O biochip foi integrado numa plataforma desenvolvida pelo INESC-MN/INESC-ID capaz de detectar o sinal emitido por nanopartículas magnetizadas. Várias concentrações de urease (10, 15, 20, 25 e 30 mg/mL) foram usadas para calibração do sensor biochip, obtendo-se um R2 = 0.9854. A integração da microfluídica foi completa e usada como prova de conceito.
Biocimentação, MICP, Lab-on-a-chip, Biosensor, Geotechnologia

Junho 17, 2016, 12:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Susana Isabel Pinheiro Cardoso de Freitas

Departamento de Física (DF)

Professor Associado

ORIENTADOR

Maria Rafaela Pinheiro Cardoso

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Auxiliar