Dispositivos flexíveis de papel nanofuncionalizados com polidopamina para transporte de microfluidos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Costa, Priscila Gonçalves da
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122308
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Prof. Dr. Murilo Santhiago
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spelling Dispositivos flexíveis de papel nanofuncionalizados com polidopamina para transporte de microfluidosMICROFLUÍDICAPOLIDOPAMINADISPOSITIVOS DE PAPELDISPOSITIVOS FLEXÍVEISMICROFLUIDICSPOLYDOPAMINEPAPER DEVICESFLEXIBLE DEVICESPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS - UFABCOrientador: Prof. Dr. Prof. Dr. Murilo SanthiagoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, Santo André, 2021.O papel é um material flexível, biodegradável e abundante, muito empregado na fabricação de sensores e dispositivos eletroquímicos de baixo custo, com alto desempenho analítico e resistência ao manuseio. Em dispositivos microfluidicos, o substrato de papel possibilita transportar pequenos volumes de líquidos por capilaridade, dispensando o uso de bombas ou válvulas, porém esse tipo de transporte é lento e passível de gradientes de concentração devido as interações entre líquido-substrato, além de influenciado pelas condições do ambiente. Com isso, foi proposto neste trabalho a construção de um dispositivo para transporte rápido de microfluídos sobre papel convencional A4 75 g/m², aplicando cera e toner para hidrofobizá-lo e funcionalizando sua superfície com polidopamina, um polímero biocompatível, altamente adesivo e hidrofílico que atua como guia para transporte de soluções aquosas. A cera e algumas camadas de toner foram depositadas no papel utilizando impressoras comerciais, sendo a cera (após aquecida) capaz de permear o papel e revestir suas fibras, enquanto as partículas de toner preenchem espaços vazios na superfície, melhorando a proteção do substrato no contato com líquidos. Aplicando o monômero de dopa dissolvido em solução básica diretamente sobre o substrato, numa região delimitada por máscara de PDMS removível, o nanofilme de polidopamina foi sintetizado com espessura controlável. Foram realizadas análises de microscopia de alta resolução para caracterização do dispositivo, além de ensaios de tempo de polimerização, ângulo de contato e ângulo de rolagem de gota, as quais levaram à condição ideal de fabricação: aplicação de três camadas de toner e apenas 30 minutos de sintetização da polidopamina. Com essa condição e sem uso de equipamentos externos, o dispositivo com apenas 16° de inclinação foi capaz de transportar uma gota de água por 5 cm cerca de 30 vezes mais rápido que o transporte por capilaridade. Além disso, a alta aderência da polidopamina também permitiu o transporte de uma tinta aquosa de negro de fumo e fixação de suas partículas na superfície, formando padrões bem definidos com condutividade de até 6947,66 S/m.Paper is a flexible, biodegradable and abundant material, which can be used in the manufacture of sensors and electrochemical devices of low cost, with high analytical performance and handling resistance. On microfluidic devices, the paper substrate allows transporting small volumes of liquids by capillarity, without the use of pumps or valves, but this type of transport is slow and susceptible to gradient solute concentration due to interactions between liquid-substrate, in addition to the influence of environmental conditions. With this, was proposed in this work to build a device for rapid transport of microfluids on conventional paper A4 75 g/m², applying wax and toner to hydrophobe it and functionalizing its surface with polydopamine, a highly adhesive and hydrophilic biocompatible polymer that acts as a guide for transporting aqueous solutions. The wax and a few layers of toner were deposited on paper using commercial printers, and the wax (after heated) was able to coat the paper fibers in their thickness and the toner particles capable of filling empty spaces of the surface, improving the protection of the substrate in contact with liquids. Applying the dissolved dopa monomer in a basic solution directly on the substrate, in a region bounded by a removable PDMS mask, the polydopamine nanofilm was synthesized with controllable thickness. High resolution microscopy analyses were performed for device characterization, in addition to polymerization time, contact angle and drop-by-roll angle tests, which led to the ideal manufacturing condition: application of three layers of toner and only 30 minutes of polydopamine synthesis. With this condition and without external equipment, the device tilted at only 16° horizontally was able to carry a drop of water for 5 cm about 30 times faster than capillarity transport. In addition, the high adhesion of polydopamine also allowed the transport of a tobacco aqueous ink of carbon black and fixation of its particles on the surface, forming well-defined patterns with conductivity of up to 6947,66 S/m.Santhiago, MuriloCastro e Silva, Cecilia de CarvalhoCarastan, Danilo JustinoCosta, Priscila Gonçalves da2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf54 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122308http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122308&midiaext=79633http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122308&midiaext=79634Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=122308porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-04-14T13:41:50Zoai:BDTD:122308Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-04-14T13:41:50Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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