Sistemas microfluídicos eletroquímicos ultrassensíveis - Lima, Renato Sousa (2013)
Esta tese de doutorado aborda o desenvolvimento de sistemas microfluídicos eletroquímicos ultrassensíveis mediante a integração de eletrodos i) concêntricos e ii) nanoestruturados seletivos à detecção condutométrica sem contato acoplada capacitivamente (capacitively coupled contactless conductivity detection, C4D) e à amperometria, respectivamente. O uso dos eletrodos concêntricos, uma configuração inédita em microdispositivos na qual o filme fino metálico circunda todo o microcanal, se mostrou efetivo na melhora da detectabilidade da C4D para análises em fluxo de soluções padrão de LiClO4. O limite de detecção (LD) para esse sal foi igual a 343 pmol L-1, um valor aproximadamente quatro ordens de grandeza inferior àquele obtido com eletrodos planares. O microchip amperométrico nanoestruturado, por sua vez, consistiu de filmes de Au modificados com nanotubos de carbono de parede única (single-walled carbon nanotubes, SWCNTs) verticalmente alinhados e foi aplicado a padrões do neurotransmissor serotonina. A melhora na detectabilidade do método foi novamente apreciável; os valores de LD foram de 11,8 (Au liso) e 0,2 nmol L-1 (Au modificado com os SWCNTs verticalmente alinhados). Esse último é menor frente à grande maioria dos valores descritos na literatura, para os quais técnicas diversas foram empregadas, incluindo: i) potenciometria com eletrodos modificados (1,0 a 500 nmol L-1), ii) HPLC-MS (18,2 nmol L-1), iii) eletroforese capilar combinada com etapas de extração, empilhamento e préconcentração do analito (7,9 nmol L-1) e iv) sensor químico (200 nmol L-1). Finalmente, objetivando a fabricação de microchips de vidro, condutométricos e amperométricos, incorporando eletrodos concêntricos nanoestrurados, uma nova técnica de selagem foi desenvolvida. Essa técnica, designada como selagem adesiva de sacrifício, baseia-se no uso do resiste negativo SU-8 como camada intermediária de modo a permitir a vedação entre duas lâminas de vidro. Numa etapa posterior, a remoção seletiva do SU-8 sob o microcanal é realizada. Logo, canais microfluídicos com propriedades de superfície similares às do vidro foram obtidos. O protocolo experimental adotado é i) simples, ii) rápido, iii) não envolve níveis de pressão e temperatura elevados e iv) prescinde o uso de salas \"limpas\". Vedações com forças de adesão satisfatórias foram alcançadas, suportando pressões superiores a 4 MPa.