LMF desenvolve fabricação simples e rápida de chips microfluídicos de vidro

MCTI em 28/08/2015

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Um novo método para a fabricação simples e rápida de dispositivos microfluídicos de vidro foi criado por profissionais do Laboratório de Microfabricação (LMF) do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano).

O desenvolvimento do novo método visa à criação de canais microfluídicos entre duas superfícies de vidro com a retirada seletiva de uma camada de selagem adesiva. Segundo os pesquisadores, a técnica demanda menos tempo e utiliza condições de temperatura e pressão mais baixas do que os métodos convencionais, o que representa uma alternativa promissora para a construção de plataformas microfluídicas de alto desempenho.

Atualmente, o alto custo dos processos convencionais inibe o uso de plataformas de análise miniaturizadas, tanto na indústria quanto em pesquisas acadêmicas. Dessa forma, o método criado pelos pesquisadores do Laboratório representa uma alternativa promissora para a construção desses dispositivos, que podem ser utilizados para diagnósticos clínicos, monitoramento ambiental e controle de qualidade em linhas de produção de fábricas, dentre outros usos. No LMF/LNNano, estiveram à frente da pesquisa Renato Sousa Lima, pesquisador; Maria Helena de Oliveira Piazzetta, especialista em microfabricação; e Angelo Luiz Gobbi, coordenador do Laboratório. O trabalho ainda contou com a colaboração do professor Emanuel Carrilho, do Instituto de Química de São Carlos (IQSC) da USP. Adicionalmente aos ensaios no LMF/LNNano, algumas medidas de caracterização do novo método foram realizadas no Grupo de Engenharia de Materiais do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (MAT/LNLS) e no Laboratório de Microscopia Eletrônica (LME/LNNano) do Cnpem.

O vidro é o substrato ideal para aplicações diversas em microfluídica. Algumas de suas vantagens incluem: estabilidade termomecânica, inércia química, resistência a solventes orgânicos, transparência óptica e propriedades de superfície adequadas para a deposição de filmes finos (semicondutores ou metálicos) e para separações por eletroforese capilar. Não obstante essas vantagens, o processo de fabricação de microdispositivos de vidro envolve, em geral, uma instrumentação de custo elevado e um protocolo trabalhoso e lento. Tais fatores se devem especialmente à etapa da selagem (vedação irreversível entre as lâminas do microdispositivo) que, em linhas gerais, requer equipamentos sofisticados, temperaturas elevadas (da ordem de 700 ºC) e pode levar mais do que 24 horas para a sua realização.

De acordo com Renato Sousa Lima, o método desenvolvido no LMF permite a fabricação de chips de vidro mediante um protocolo simples, rápido, compatível para produção em larga-escala e que não envolve a aplicação de temperaturas elevadas, ou seja, abaixo de 95 ºC. O método SAB (abreviação para sacrifical adhesive bonding) consiste inicialmente de uma selagem adesiva convencional, onde uma camada intermediária promove a adesão irreversível entre lâminas de vidro. Posteriormente, dá-se a remoção seletiva dessa camada apenas na região do canal microfluídico de modo a obter microcanais com propriedades equivalentes ao vidro. Ainda segundo o pesquisador, desafios e soluções inovadoras foram alcançados no tocante ao desenvolvimento de rotas que possibilitassem a remoção da camada intermediária adesiva apenas na região do microcanal. “Ainda há muito o que percorrer. Novas melhorias seguem em fase de estudo no LMF. Nosso objetivo é combinar dois aspectos contradizentes em microfluídica: a construção de dispositivos de alto desempenho analítico e a fabricação simples, rápida e barata de sistemas point-of-use (para análises in situ)”, destaca.

O Laboratório de Microfabricação, onde o método SAB foi concebido, trabalha desde 2001 no modelo multiusuário, com instalações abertas ao uso de pesquisadores do Brasil e da América Latina. “Os resultados obtidos, incluindo também pesquisas científicas em química analítica, a prestação de serviços a usuários externos, a colaboração com empresas como a Petrobras e a organização de eventos como o Workshop de Microfluídica (realizado anualmente no LNNano, desde 2010) revelam a excelência do LMF, não obstante o número reduzido de profissionais que integram atualmente o staff do laboratório”, declara o coordenador do laboratório, Angelo Luiz Gobbi.

Os resultados alcançados foram publicados recentemente pela revista Scientific Reports–Nature. O artigo, intitulado de “Sacrificial adhesive bonding: a powerful method for fabrication of glass microchips” (DOI: 10.1038/srep13276), pode ser encontrado (open access) no link: www.nature.com/articles/srep13276.

Além da publicação na revista, o método SAB gerou uma patente junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI); número do registro: BR1020140126309.

Fonte: Cnpem
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