| Resumo: | Este relatório descreve o trabalho efetuado durante o 2º ano do curso de Mestrado em Tecnologia Biomédica no Instituto Politécnico de Bragança (IPB). Este trabalho consistiu no desenvolvimento de um dispositivo biomédico à micro escala, que tivesse a capacidade de num único passo, realizar a separação e a deformação das células da camada de plasma. Inicialmente foi feita uma revisão de literatura onde foram abordados alguns temas de relevante interesse para uma melhor compreensão do presente estudo, como a biomicrofluídica, escoamento sanguíneo e técnicas e polímeros imprescindíveis para todo o processo de micro-fabricação. Numa etapa posterior, durante o percurso no CEIT, Universidade de Navarra, Espanha, foi realizada a primeira fase experimental deste projeto, ou seja, o desenho e fabricação do dispositivo. O passo limitante desta fase foi a fabricação dos moldes, através da técnica de fotolitografia, tendo sido necessário otimizar o protocolo desta técnica, na tentativa de obter os melhores resultados. Seguidamente, no Instituto Politécnico de Bragança procedeu-se ao estudo do escoamento sanguíneo nos dispositivos desenvolvidos no CEIT, com o objetivo de analisar o efeito das diferentes constrições presentes nas geometrias, o efeito da velocidade, o efeito dos diferentes hematócritos e o efeito da deformabilidade das células na camada de plasma. Assim, conclui-se que, quanto maior for a razão de expansão, maior é a espessura da camada de plasma a jusante da constrição. Relativamente aos caudais, aferiu-se que estes não têm grande influência na camada de plasma e face ao hematócrito, aferiu-se que à medida que se aumenta o hematócrito, a camada de plasma tende a diminuir. Adicionalmente e através do dispositivo que melhores resultados se obtiveram na etapa anterior, efetuou-se o estudo da rigidez celular, tentando mais uma vez compreender qual o efeito que a rigidez teria sobre a espessura camada de plasma. Para tal, foi necessário criar uma série de protocolos que possibilitassem a indução da rigidez celular. Por último, foram realizadas comparações entre a camada de plasma na presença de células saudáveis e a camada de plasma quando foi induzida rigidez nessas mesmas células, tendo-se concluído, que à medida que diminui a deformabilidade da célula, a espessura da camada de plasma tem tendência a diminuir. This report describes the work performed during the 2nd year of the Master in Biomedical Technology at Instituto Politécnico de Bragança (IPB). The work consisted in designing and developing a biomedical micro-device that had the capacity, in a single step, to perform the separation of red blood cells as well as study their deformation under different flow conditions. The initial step consisted on performing a literature survey, to review the topics relevant to a better understanding of the persent project, including biomicrofluidics, blood flow, as well as polymers and techniques involved in the full process of micro-fabrication. After drawing series of geometries, the first steps towards the conception of the devices were carried out during the course of stay in CEIT, University of Navarra, Spain, which included the design and manufacture of the molds required for micro-channel fabrication by soft-lithography. The mold fabrication step was performed using photolithography and required an extensive trial-and-error experimental study, to optimize the protocol of this technique in an attempt to obtain better results in terms of accuracy and feature definition. The devices manufactured in the previous step were used at IPB to study the flow of blood with the aim of analyzing the effect of various parameters on the size of the plasma layer and therefore on red blood cell separation. This study included the effect of constrictions present in different geometries, the effect of the velocity of the fluid and the effect of different hematocrit levels. It was found that the flow rate does not greatly influence the size of the plasma layer. On the other hand, an increase in the expansion ratio (due to a presence of the constriction) induces a larger plasma layer downstream of the expansion, while an increase in hematocrit level reduces the size of the plasma layer. For the flow rates measured, the results showed a slight influence on the plasma layer whereas for the hematocrits tested, the results revealed that as it increases the hematocrit, the plasma layer tends to decrease. The device which achieved the best results in terms of cell separation was then used to study the effect of the cell stiffness on the size of the plasma layer. For this purpose it was necessary to create a series of protocols that enabled the modification of cell rigidity or deformability. The size of the plasma layer was then analyzed in the case of cells with increased rigidity (corresponding to diseased cells) and compared to the results with the healthy cells showing that the thickness of the plasma layer decreases as the cells become more rigid.
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