Desenvolvimento de um dispositivo optofluídico totalmente em fibra para detecção baseada em luminescência

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Santos, Eder Mota
• Orientador(a): Matos, Christiano José Santiago de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por; eng
• Instituição de defesa: Universidade Presbiteriana Mackenzie
• Palavras-chave em Português: detecção de luminescência; guiamento antiressonante; optofluídica; biossensoriamento; quimiossensoriamento; sensores a fibra óptica
• Link de acesso: https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/41638

Nos últimos anos, avanços tecnológicos têm impulsionado o desenvolvimento de sensores, tornando-os mais eficientes e confiáveis, especialmente para o sensoriamento quí mico e biológico. Estes sensores podem ser aplicados em áreas como controle de qualidade e diagnóstico de doenças. Contudo, equipamentos espaçosos que necessitam de mão-de obra qualificada se mostram como um grande obstáculo para a utilização mais ampla desses sensores. Nesse contexto, dispositivos microfluídicos, conhecidos como Lab-on-a Chip (LOC), surgem como uma alternativa promissora, integrando funções laboratoriais em escala micro ou nanométrica. Entre suas vantagens estão a redução de custos, menor tempo de resposta e mínima exigência de amostras. Dentre esses, sensores optofluídicos destacam-se por combinar microfluídica e óptica, utilizando luz para medições precisas. Sistemas baseados em fibras ópticas são atrativos devido ao baixo custo e alta dispo nibilidade, mas demandam dispositivos integrados que permitam o fluxo simultâneo de líquidos e luz. Esta dissertação, teve como objetivo desenvolver dispositivos totalmente a fibra para detecção de luminescência, com potencial aplicação em sensoriamento químico e biológico. Dois dispositivos optofluídicos distintos, denominados OD1 e OD2, foram pro jetados e fabricados, por meio de emendas entre fibras microestruturadas e capilares. Os dispositivos foram testados e caracterizados, demonstrando uma detecção bem-sucedida da luminescência da fluoresceína com concentrações entre 0,25 a 4,0 × 10−4 mol/L. A luminescência era excitada com um laser com comprimento de onda de 440 nm. Verifica mos que a luminescência detectada pelos dispositivos, em comparação com uma cubeta de quartzo, exibiu modulações espectrais com picos estreitos, cuja origem foi identificada e atribuída ao guiamento por reflexão antirressonante, observado em guias do tipo AR ROW (do inglês anti-resonant reflecting optical waveguide). Para testar e comparar os dispositivos, foram realizados testes de estabilidade, os quais demonstraram que ambos mantêm-se estáveis durante um período de 30 minutos. Adicionalmente, foram feitos tes tes de tempo de resposta, nos quais o líquido que preenchia os dispositivos era trocado entre a solução de fluoresceína e água. Os resultados indicaram que o dispositivo OD2 foi mais eficiente em relação ao OD1, com uma vazão de 0,2 mL/min, cerca de 10 vezes mais rápido. Além disso, o tempo necessário para a troca completa de líquido no OD2 foi de 2 minutos, enquanto no OD1 foi de 40 minutos. Por fim, realizamos testes de detecção de concentração utilizando apenas o dispositivo OD2. Foram realizadas diferentes diluições de solução de fluoresceína, variando de 0,25 a 4,0 × 10−4 mol/L, permitindo observar que o dispositivo é capaz de distinguir as concentrações. Ademais, as análises e os testes realizados comprovaram a funcionalidade dos dispositivos fabricados, com destaque espe cial para o OD2, evidenciando seu potencial para aplicação em sensoriamento químico e biológico.