Dissertação

{en_GB=Development of a Heating System for Point-of-Care Microfluidic Applications} {} EVALUATED

{pt=Dispositivos microfluidícos têm vindo a ganhar relevância devido à sua capacidade de serem uma eficiente solução para a miniaturização de protocolos em várias áreas de estudo. Neste projecto, um sistema de aquecimento foi desenhado para ser utilizado com dispositivos microfluídicos. O trabalho de simulação demonstrou concordância robusta com a fase de caracterização dos microaquecedores. Dois materiais foram utilizados, ITO e TiW, e cada um deles possuiu dois desenhos que necessitavam de ser testados. Duas Gerações de aquecedores foram fabricadas, e, na Geração II final, uma uniformidade térmica máxima de 1.33% e 2.33% para TiW e ITO foi obtida. Para além disto, as velocidades de aquecimento e arrefecimento obtidas foram satisfatórias com uma instabilidade térmica máxima entre todos os aquecedores de 0.81ºC. Para a avaliação da temperatura dentro de um microcanal, foi utilizada Rodamina B. Foi possível gerar uma calibração até aos 100ºC com uma sensibilidade de 1.07%/ºC a qual foi utilizada para a calibração de um chip para utilização isotermal de RCA e para um chip de cultura de células. Uma descrição extensa foi elaborada de possíveis obstáculos e consequentes soluções sugeridas para estas experiências. Finalmente, o módulo calibrado foi aplicado a uma cultura de células em chip para investigar se seria capaz de promover a adesão celular e o seu desenvolvimento. Isto revelou resultados positivos e validou as metodologias delineadas neste projecto para a criação de um sistema de aquecimento para ser utilizado em aplicações microfluídicas., en=Microfluidic devices have risen to become an efficient solution for the miniaturization of protocols from many areas of study. In this work, a heating system envisioned to be used for microfluidic devices, was created. The simulation work showed robust agreement with the characterization of the microheaters. Two materials were used, ITO and TiW, and each type had two designs to be tested. Two Generations of heaters were fabricated, in the final Generation II, a maximum temperature uniformity of 1.33% and 2.33% for TiW and ITO was obtained. Moreover, satisfactory heat and cooling ramp rates were achieved with a maximum temperature instability across all heaters of 0.81ºC. For temperature assessment within a microchannel, Rhodamine B was used. A calibration reaching 100ºC was derived with a sensitivity of 1.07%/ºC which was applied for the calibration of an isothermal RCA-enhanced DNA chip and for a cell culture chip. An extensive description of the possible hurdles and suggested solutions for these experiments was conveyed. Finally, the calibrated module was applied to a cell culture chip to investigate whether it is capable of promoting cell adhesion and thriving which revealed positive results and validated the methodologies delineated in this project for the creation of a heating system to be used for microfluidic applications.}
{pt=Sistema de Aquecimento, Microfluídica, Termometria de Fluorescência, Amplificacão Isotermal de DNA, Chip de cultura celular, Ponto-de-Cuidado, en=Heating System, Microfluidics, Fluorescence Thermometry, DNA Isothermal Amplification, Cell culture chip, Point-of-Care}

Abril 7, 2020, 11:0

Orientação

ORIENTADOR

Virginia Chu

INESC-MN

Doutora

ORIENTADOR

João Pedro Estrela Rodrigues Conde

Departamento de Bioengenharia (DBE)

Professor Catedrático