{"id":68335,"date":"2018-03-09T22:56:48","date_gmt":"2018-03-09T22:56:48","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/high-speed-microfluidic-devices-for-particle-counting-on-a-chip\/"},"modified":"2018-03-09T22:56:48","modified_gmt":"2018-03-09T22:56:48","slug":"high-speed-microfluidic-devices-for-particle-counting-on-a-chip","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/tecnologia-medica\/high-speed-microfluidic-devices-for-particle-counting-on-a-chip\/","title":{"rendered":"High speed microfluidic devices for particle counting on a chip"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Romen Rodriguez Trujillo <\/strong><\/h2>\n<p>La habilidad para producir dispositivos cada vez m\u00e1s peque\u00f1os a partir de una amplia gama de materiales es una de las principales consecuencias del enorme desarrollo en micro-fabricaci\u00f3n producido a lo largo del pasado siglo. La excelente versatilidad de la litograf\u00eda, combinada con t\u00e9cnicas sustractivas (etching) o aditivas (dep\u00f3sito), junto a otras t\u00e9cnicas como micro-mecanizado superficial y de volumen, han contribuido al desarrollo de important\u00edsimas tecnolog\u00edas de dispositivos como son los circuitos integrados (i.C.) O los sistemas micro-electromec\u00e1nicos (tecnolog\u00eda mems). en el \u00e1mbito de la tecnolog\u00eda de mems tienen especial importancia los \u00absistemas integrados microflu\u00eddicos\u00bb. Normalmente fabricados en silicio, vidrio y otros materiales usados para los mems, el n\u00famero y la variedad de dispositivos de este tipo que se han desarrollado son muy elevados. Abarcan desde simples componentes individualizados (como sensores de flujo o v\u00e1lvulas para regulaci\u00f3n de la presi\u00f3n de gases), hasta dispositivos m\u00e1s complejos consistentes en m\u00faltiples componentes integrados (bombas, v\u00e1lvulas, sensores de flujo, capilares de separaci\u00f3n, detectores qu\u00edmicos, etc.) Para su uso en an\u00e1lisis qu\u00edmicos. el desarrollo de estos sistemas microflu\u00eddicos ha dado lugar en las \u00faltimas d\u00e9cadas al concepto de \u00abmicro sistemas de an\u00e1lisis total\u00bb (microtas debido a sus siglas en ingl\u00e9s), tambi\u00e9n llamados dispositivos \u00ablab-on-a-chip\u00bb. Se trata de sistemas microflu\u00eddicos integrados para la realizaci\u00f3n de an\u00e1lisis qu\u00edmico y\/o biol\u00f3gico en una escala muy reducida (la micro escala). entre todas las posibles funciones biotecnol\u00f3gicas que pueden ser llevadas a la miniaturizaci\u00f3n, esta tesis trata sobre el conteo de part\u00edculas microsc\u00f3picas individuales en suspensi\u00f3n. Una importante \u00e1rea de aplicaci\u00f3n de esta t\u00e9cnica se encuentra en la detecci\u00f3n y an\u00e1lisis de c\u00e9lulas para investigaci\u00f3n biom\u00e9dica o diagn\u00f3stico cl\u00ednico, lo que constituye una t\u00e9cnica ampliamente utilizada en biolog\u00eda y medicina conocida con el nombre de \u00abcitometr\u00eda de flujo\u00bb. la disciplina citometr\u00eda se refiere a la medida de caracter\u00edsticas f\u00edsicas y\/o qu\u00edmicas de las c\u00e9lulas o, por extensi\u00f3n, de otras part\u00edculas biol\u00f3gicas. La citometr\u00eda de flujo, por su parte, es una t\u00e9cnica en la cual estas medidas se hacen con c\u00e9lulas o part\u00edculas que transitan en l\u00ednea suspendidas en un fluido a trav\u00e9s del correspondiente instrumento. Por lo tanto, los \u00abcit\u00f3metros de flujo\u00bb son aquellos aparatos capaces de alinear una suspensi\u00f3n de c\u00e9lulas hasta hacerlas pasar de una en una por un \u00e1rea de detecci\u00f3n donde son detectadas individualmente. los m\u00e9todos de fabricaci\u00f3n mencionados previamente pueden usarse en este problema espec\u00edfico para desarrollar micro-dispositivos que tiendan a subsanar los principales inconvenientes de los cit\u00f3metros de flujo tradicionales (macro). En primer lugar, mediante el uso de canales micro-dimensionados se reduce dr\u00e1sticamente la cantidad de muestra necesaria. En segundo lugar, la microfabricaci\u00f3n podr\u00eda dar lugar a dispositivos compactos y completamente integrados que podr\u00edan ser usados de manera port\u00e1til. Finalmente, los m\u00e9todos de microfabricaci\u00f3n son especialmente adecuados para la fabricaci\u00f3n en masa que abarata los costes y permitir\u00edan el uso generalizado de este tipo de dispositivos en todo el mundo. un total de tres dispositivos han sido fabricados y caracterizados en el desarrollo de esta tesis. La fabricaci\u00f3n de las estructuras flu\u00eddicas en los tres casos fue realizada por medio de t\u00e9cnicas de \u00absoft-lithography\u00bb (litograf\u00eda blanda), por medio de las cuales un pol\u00edmero es usado para replicar un molde fabricado mediante fotolitograf\u00eda. Esto constituye un m\u00e9todo de fabricaci\u00f3n de bajo coste, puesto que la fabricaci\u00f3n del molde (que es la parte m\u00e1s cara del procedimiento de fabricaci\u00f3n) es solamente realizada una vez y m\u00faltiples copias de \u00e9l pueden realizarse mediante el mencionado pol\u00edmero. el efecto de la focalizaci\u00f3n hidrodin\u00e1mica de los fluidos que se encuentran en r\u00e9gimen laminar ha sido utilizado en nuestros dispositivos para asegurar el perfecto alineamiento de las part\u00edculas\/c\u00e9lulas sobre el \u00e1rea de detecci\u00f3n. Una vez conseguido esto, la detecci\u00f3n el\u00e9ctrica de las part\u00edculas ha sido realizada con la ayuda de electrodos microfabricados coplanares. La combinaci\u00f3n de estas dos t\u00e9cnicas, tal y como se ha demostrado, ha dado lugar al desarrollo de potentes dispositivos ajustables de versatilidad y sensibilidad aumentadas. dos de los dispositivos han sido dise\u00f1ados y fabricados para detectar part\u00edculas en el rango desde 30 \u00c2\u00bfm (tama\u00f1o de las mayores c\u00e9lulas mam\u00edferas) hasta las dimensiones de algunos micro-organismos (\u00c2\u00bf 2 \u00c2\u00bfm) usando un \u00fanico chip. Se ha demostrado la detecci\u00f3n de part\u00edculas de l\u00e1tex de 20 y de 15 \u00c2\u00bfm y de levaduras de 5 \u00c2\u00bfm en canales con secciones grandes, en los cuales no podr\u00edan ser detectados sin la presencia de la localizaci\u00f3n. Asimismo, como la diferencia entre el tama\u00f1o del canal y el de las part\u00edculas es grande, la posibilidad de obturaci\u00f3n del canal es despreciable y, por lo tanto, pueden usarse concentraciones elevadas de c\u00e9lulas. se ha desarrollado una instrumentaci\u00f3n electr\u00f3nica espec\u00edfica para el conteo r\u00e1pido de part\u00edculas. Gracias a esta instrumentaci\u00f3n, se han conseguido detectar transiciones extremadamente r\u00e1pidas (alrededor de 1 ms.), Lo que confiere a nuestro dispositivo la posibilidad de contar hasta 1000 part\u00edculas por segundo. El sistema tambi\u00e9n cuenta con un m\u00e9todo de validaci\u00f3n, el cual consiste en un sensor \u00f3ptico (c\u00e1mara ccd) muy veloz que opera sincronizado con la adquisici\u00f3n el\u00e9ctrica. el tercero de los dise\u00f1os que han sido contemplados, consiste en un micro-contador coulter que ha sido sub-escalado con la intenci\u00f3n de superar el l\u00edmite inferior de los anteriores dispositivos. Con esto se pretend\u00eda poder llegar al conteo de bacterias y otros micro-organismos, o incluso algunas entidades en la nano-escala (grandes macromol\u00e9culas biol\u00f3gicas como prote\u00ednas, adn o virus). El perfecto alineamiento de bacterias (e. Coli) ha sido demostrado en este dispositivo por medio de la focalizaci\u00f3n hidrodin\u00e1mica en una dimensi\u00f3n. Tambi\u00e9n pudo llevarse a cabo el conteo de bacterias utilizando im\u00e1genes grabadas a muy alta velocidad mediante una c\u00e1mara r\u00e1pida montada en el microscopio \u00f3ptico. en este \u00faltimo dispositivo, la toma de medidas de impedancia resulto ser extremadamente complicada debido a la gran contribuci\u00f3n de la impedancia de doble capa, consecuencia directa del tama\u00f1o reducido del \u00e1rea de los electrodos. Sin embargo, se ha propuesto un modelo para la impedancia del electrodo que se ajusta correctamente a los datos experimentales y del cual pudieron derivarse algunas recomendaciones para obtener una correcta respuesta de los electrodos en el dominio resistivo y, por lo tanto, poder llegar a realizar detecci\u00f3n de micro-organismos a alta velocidad con este dispositivo.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>High speed microfluidic devices for particle counting on a chip<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 High speed microfluidic devices for particle counting on a chip <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Romen Rodriguez Trujillo <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Barcelona<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 28\/11\/2008<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Gabriel Gomila Lluch<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: josep Samitier marti <\/li>\n<li>jaume f Comas riu (vocal)<\/li>\n<li>david Holmes (vocal)<\/li>\n<li>jan Eijkel (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Romen Rodriguez Trujillo La habilidad para producir dispositivos cada vez m\u00e1s peque\u00f1os a partir de una amplia 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