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Previous issue date: 2013-05-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This report describes the fabrication of polyester-toner (PT) devices to perform
bioanalytical assays. The direct-printing technology has been explored to produce (i)
printed microplates containing 96 zones and (ii) integrated microfluidic devices.
Overall, the device layouts were designed on the Corel Draw® software and printed
on a polyester film surface by using a laser printer. Toner-based 96-zones were
created by the deposition of toner barriers with thickness of ca. 5 μm. All zones were
distributed into 12 columns and 8 lines. During the analytical performance
investigation with a conventional microplate reader, it was observed that the zone
diameter and the sample volume added on each zone directly affect the absorbance
response. After the optimization step, printed microplates were used to demonstrate
the bioanalytical feasibility with enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)
coupled with a microplate reader or a cell phone camera. Immunoglobulins G (IgG)
and M (IgM) antibodies were successfully detected in cell culture cell and human
serum samples, respectively. The limit of detection achieved for IgG was 0.2 g/mL
(13 fmol/zone). The IgM detection was used to evaluate the printed microplates
feasibility for dengue diagnostics. The assays performed with both microplate reader
and cell phone camera allowed distinguishing samples from infected and noninfected
patients. Furthermore, it was found that the lifetime of each printed
microplate depends on the storage temperature. The half life for devices stored at
10 °C has been estimated to be ca. four weeks. In addition to printed microplates,
this current report also covers the fabrication of microfluidic devices containing
detection zones interconnected by microchannels. These devices were produced with
three polyester films. The intermediary layer was previously cut and added on the
device to increase the channel depth and to provide the solution transport by capillary
action. The three polyester layers were laminated together to obtain a microchannel
with ca. 110 μm deep. The device proposed in this report was tested to monitor the
enzymatic reaction kinetics for glucose in the presence of glucose oxidase (GOX),
peroxidase and potassium iodide. The colorimetric response was recorded with a
scanner. The Michaelis-Menten constant achieved with this analytical tool for the
mentioned enzymatic reaction was 8.8 mM. This value is similar to the data reported
in literature. These devices were also explored to quantitatively determine the
glucose concentration in artificial serum samples. The analytical concentrations
found in serum samples levels I and II were 4.3 ± 0.5 and 14.3 ± 1.2 mM,
respectively and the error found was lower than 8%. The recovery factor found in
four concentration levels (five independent measurements) was higher than 95%. / Este trabalho descreve a fabricação de dispositivos em poliéster-toner (PT) para
conduzirem ensaios bioanalíticos. A tecnologia de impressão direta foi explorada
para confeccionar (i) microplacas impressas contendo 96 zonas e (ii) dispositivos
microfluídicos integrados. Basicamente, as configurações dos dispositivos foram
desenhadas no programa Corel Draw® e impressas sobre a superfície de um filme de
poliéster usando-se uma impressora laser. Na fabricação das microplacas, as 96
zonas foram criadas pela deposição de uma barreira de toner com espessura de
aproximadamente 5 μm. As zonas foram distribuídas em 12 colunas e 8 linhas. Na
avaliação do desempenho analítico com uma leitora convencional de microplacas,
observou-se que o diâmetro da zona e o volume de amostra adicionado em cada zona
influenciam diretamente a resposta de absorbância. Após a otimização, as
microplacas impressas foram utilizadas para demonstrar a potencialidade bioanalítica
com ensaios de imunoadsorção ligado à enzima (ELISA) empregando-se uma leitora
convencional de microplacas e também uma câmera de celular. Os anticorpos
imunoglobulina G (IgG) e imunoglobulina M (IgM) foram detectados com sucesso
em amostras de culturas de células e soro humano, respectivamente. O limite de
detecção obtido para o IgG foi de 0,2 g/mL (13 fmol/zona). A detecção de IgM foi
usada para avaliar a viabilidade das microplacas impressas no diagnóstico de dengue.
Ensaios realizados com a leitora de microplacas e também com a câmera de celular
mostraram que em ambos os casos foi possível distinguir as amostras de soro dos
pacientes infectados das amostras dos pacientes não infectados. O tempo de meiavida
das microplacas impressas estocadas a 10 °C foi estimado em aproximadamente
quatro semanas. Além das microplacas impressas, o presente trabalho também
aborda a fabricação de dispositivos microfluídicos contendo zonas de detecção
interligadas por microcanais. Estes dispositivos foram fabricados com três filmes de
poliéster. A camada intermediária foi previamente cortada e adicionada no
dispositivo com intuito de aumentar a profundidade do canal e facilitar o transporte
capilar da solução. Essas camadas foram laminadas juntas obtendo um microcanal
com profundidade de aproximadamente 110 μm. O dispositivo proposto foi utilizado
para monitorar a cinética da reação enzimática para glicose, na presença de glicose
oxidase (GOX), peroxidase e iodeto de potássio. A resposta colorimétrica foi
capturada com um scanner. Usando-se essa ferramenta analítica, a constante de
Michaelis-Menten para a reação estudada apresentou valor igual a 8,8 mM, similar
aos valores reportados na literatura. Esses dispositivos também foram usados para
determinar quantitativamente a concentração de glicose em amostras artificiais de
soro. As concentrações encontradas em amostras de soro Níveis I e II foram iguais a
4,3 ± 0,5 e 14,3 ± 1,2 mM, respectivamente e o valor do erro encontrado foi menor
que 8%. O fator de recuperação obtido para essas amostras em quatro níveis de
concentração (com cinco determinações independentes cada) foi superior a 95%.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/4276 |
| Date | 10 May 2013 |
| Creators | Oliveira, Karoliny Almeida |
| Contributors | Coltro, Wendell Karlos Tomazelli, Coltro, Wendell Karlos Tomazelli, Carrilho, Emanuel, Martins, Felipe Terra |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Química (IQ), UFG, Brasil, Instituto de Química - IQ (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 663693921325415158, 600, 600, 600, 600, 7826066743741197278, -8857748991223577891, 2075167498588264571 |
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