Orientador: José Alberto Fracassi da Silva

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química

Resumo: Os micro sistemas de análise total consistem de dispositivos da ordem de centímetros que tem como objetivo a integração de várias etapas analíticas em um único chip, tais como etapas de tratamento de amostra, separação por eletroforese capilar, ou mesmo a integração de sensores em canais...

Resumo: Os micro sistemas de análise total consistem de dispositivos da ordem de centímetros que tem como objetivo a integração de várias etapas analíticas em um único chip, tais como etapas de tratamento de amostra, separação por eletroforese capilar, ou mesmo a integração de sensores em canais microfluídicos. O poli(dimetilsiloxano), PDMS, é um dos polímeros mais adotados para a fabricação destes microdispositivos, devido a suas propriedades elastoméricas, transparência óptica, permeabilidade gasosa, biocompatibilidade, fácil moldagem, relativa alta resistência química e baixo custo de fabricação, além de poder ser facilmente moldado e selado, resultando em microcanais com boa resolução. Além disso, é possível a fabricação de canais por ablação a laser sobre o polímero curado. Entretanto, a característica altamente hidrofóbica do PDMS faz com que sua aplicação para soluções aquosas seja problemática e analitos pouco polares possam sofrer forte adsorção nas paredes do canal, tornando pobre a reprodutibilidade do processo. Neste sentido, estratégias para modificar o material nativo ou mesmo a superfície dos canais vêm sendo estudadas. Neste trabalho, foi inicialmente estudada a modificação estrutural do PDMS, que consiste na utilização de um reticulante (contendo função orgânica polar metacrilato ou amina) na formação do substrato. Também foi realizada a modificação da superfície do substrato de PDMS por reação topológica, com a introdução de polietileno glicol, além da modificação do processo convencional de reticulação do PDMS Sylgard 184, pela adição do surfactante Silwet-L77 a este processo. O PDMS modificado foi avaliado quanto a sua hidrofobicidade, por medida do ângulo de contato com a água, em relação às propriedades do fluxo eletrosmótico gerado no microcanal e as modificações foram estudadas por métodos espectroscópicos. A reação de modificação de superfície do PDMS com divinil éter de polietileno glicol apresentou as melhores características hidrofílicas dentre as modificações estudadas e mobilidade do fluxo eletrosmótico com valor de 3,6x10 cm V s. Em adição, as modificações puderam ser caracterizadas por métodos de espectroscopia (IR e Raman), que se mostraram eficientes na avaliação tanto da rota de modificação quanto do produto final

Abstract: The micro total analysis systems consist of devices in the order of centimeters that aim to integrate several analytical steps on a single substrate, such as sample treatment, injection, or even integrated sensors on microfluidic channels. Poly(dimethylsiloxane), PDMS, is one of the most...

Abstract: The micro total analysis systems consist of devices in the order of centimeters that aim to integrate several analytical steps on a single substrate, such as sample treatment, injection, or even integrated sensors on microfluidic channels. Poly(dimethylsiloxane), PDMS, is one of the most used polymers for microfabrication due to its elastomeric properties, optical transparency, gas permeability, biocompatility, relatively high chemical resistance and low fabrication costs. PDMS can also be easily cast and sealed, resulting in microchannels with good resolution. On top of that, it is possible to fabricate the microchannels using the lase ablation technique on the cured PDMS. However, the highly hydrophobic characteristic of PDMS makes its aqueous applications problematic. Moreover, non-polar analytes can adsorb on the channel walls, leading to poor reproducibility. In this sense, strategies to modify the raw material or channel surface have been proposed. In this work, the structural modification of PDMS, involving the use of a crosslinking agent (containing the methacrylate or amine polar functions) was studied. In addition, the surface modification of PDMS by topologic reaction with polyethylene glycol and the modification of the conventional PDMS Sylgard 184 crosslinking by the addition of Silwet-L77 surfactant were also performed. The hydrophobicity of modified PDMS was evaluated by water contact angle measurements and the modifications were studied by spectroscopic methods. The electroosmotic flow (EOF) generated in the microchannels was also evaluated. The best hydrophilic characteristic among the studied modifications were obtained with the polyethylene glycol divinyl ether PDMS modification. This device presented an EOF of 3,6x10 cm V s. In addition, the modifications could be characterized by spectroscopic methods (Raman and IR) and those techniques were efficient in the evaluation of the reaction routes as well as the final products