Sistemas de microcanais em vidro para aplicações em microfluidica [thesis]

Juliana de Novais Schianti
Dedico este trabalho à minha família, em especial aos meus pais, Carlos e Zulmira. AGRADECIMENTOS Ao Prof.º Dr. Marcelo Nelson Pàez Carreño, pela orientação e pelo constante estímulo transmitido durante todo trabalho. A todos os membros do grupo GNMD, pelo apoio, pelas sugestões e críticas ao longo do trabalho. Aos meus pais, Carlos Roberto Schianti e Zulmira Novais Schianti, e também a minha irmã Elizandra Novais Schianti, pelo apoio e estímulos dados no decorrer deste trabalho e ao longo de
more » ... da minha vida estudantil. Ao Daniel Orquiza de Carvalho, meu namorado, pela dedicação, paciência e compreensão, que sem dúvida nenhuma foram imprescindíveis para a conclusão deste trabalho. A minha amiga Taís Aparecida Garcia Moreira, pelo apoio a este trabalho e pela amizade desde os tempos do IFUSP. A minha amiga Patrícia Gomes do Amaral, pela amizade de longa data e pela orientação com sobre o uso dos scalps e cateteres. Aos amigos Denise Criado, Kátia Franklin, Michel Dantas, Alexandre Lopes, Márcia Ribeiro pelo incentivo a este trabalho e pelos momentos de boas risadas indispensáveis para o bom andamento dos trabalhos. Aos colegas Alexandre Tavares Lopes e Murilo Zubioli Mielli pela montagem do sistema microposicionador para perfuração das laminas de vidro. A Tereza, a Rita, a Cristina, ao João, ao Marcos, responsáveis pelas salas limpas do Laboratório de Microeletrônica, e também aos técnicos Jair, Pedro e Raimundo, pelos serviços prestados e pelo incentivo a este trabalho. A Deus, pela oportunidade da realização deste trabalho, e pelos inúmeros amigos, que em diversos momentos estiveram colaborando para que este trabalho fosse concretizado. Ao CNPq pelo apoio financeiro. Os sistemas microfluídicos fabricados foram testados monitorando o fluxo de soluções aquosas de anilina, o qual foi mantido através de bomba peristáltica. Os resultados se mostraram reprodutíveis, tendo se obtido microcanais lisos e sem resíduos, sem apresentar vazamentos e exibindo regime de fluxo tipicamente laminar. Em conjunto, estes resultados mostraram-se muito promissores para desenvolvimento futuro de aplicações em áreas como Biotecnologia e Análises Químicas. ABSTRACT In this work, a process for the fabrication of microchannels over borlosilicate 7059 Corning Glass is presented. The main objective is to develop a simple and complete process for the fabrication of microfluidic systems over glass, that can be further improved in the future, with the integration of optical, electronic and active microfluidic devices such as valves and micropumps, for sensing and flow control. The fabrication process has three main parts. The first part is the microchannel production, which is achieved through contact-lithography and wet etching. In the etching studies, a solution that led to the fabrication of channels with uniform and smooth surfaces, without residue formation was sought. The best results were attained with a HF + HCl + H 2 O (1:2:3), which allow for the production of channels with depths of up to 150 μm. The second part of the fabrication process is the microchannels encapsulation, which is achieved through direct (glass-glass) bonding at room temperature, with applied pressure ranging from 0.1 to 1.0 MPa. The best results were obtained with pressure values above 0.5 MPa, which allowed for the bonding of up to 95 -100% of the glass sufaces. The third part of the fabrication process concerns the interconnection with the outside environment, which involves hole production and the introduction of tubes, to allow external access of liquids. For the hole production, a computer controlled positioning system was developed, for accurate positioning of the glass substrate in the x, y and z directions, with a precision of a few micrometers. This system guaranteed the necessary alignment of the upper and lower glass substrates, which were bonded for the encapsulation of the microchannels. The holes were made with diamond burs with a common drill. Medical catheters and scalps were used as access tubes, with epoxy resin. The characterization of the fabricated microfluidic systems was achieved by monitoring the flow of aniline aqueous solutions, which was maintained through a peristaltic pump. Reproducible results were obtained, with the production smooth and residue free microchannels, which did not present leakage and exhibited a laminar flow behavior. These results are very promising for the future application of this process in the fabrication of devices for areas such as biotechnology and chemical analysis, among others.
doi:10.11606/d.3.2008.tde-19082008-083259 fatcat:n323jzedfbhkfekst3kmteydy4