DEVELOPMENT AND OPTIMIZATION OF EXTENSIONAL-RHEOMETERS-ON-A-CHIP EXRHEC’S

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Desenvolvimento de fluidos bifásicos análogos ao sangue: estudo reológico, escoamento em microcanais e simulações numéricas

Publication . Calejo, Joana A.C.; Lima, Rui A.; Campo Deaño, Laura; Galindo Rosales, Francisco J.; Sevilla Santiago, Alejandro

O sangue humano consiste numa suspensão de elementos celulares (glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas) numa solução aquosa chamada plasma. Por diversas razões, o estudo do escoamento do sangue tem proporcionado um amplo interesse por parte da comunidade científica em desenvolver fluidos reologicamente análogos ao sangue. Numa primeira fase deste trabalho, foram desenvolvidos fluidos bifásicos com propriedades reológicas análogas ao sangue por meio de estudos de reometria de corte e de sedimentação de micropartículas. Estes análogos são compostos por micropartículas esféricas de polimetilmetacrilato (PMMA) de 6 μm e 10 μm de diâmetro com diferentes concentrações (1% e 5% w/w) dispersas em uma solução polimérica de goma de xantano. Os resultados obtidos foram bastante promissores uma vez que os fluidos análogos apresentaram um comportamento reológico de corte semelhante ao sangue. Na segunda fase foram fabricados microcanais com uma estenose através da técnica de xurografia, com o objetivo de estudar experimentalmente a queda de pressão dos fluidos análogos do sangue e visualizar o escoamento dos mesmos. Com o auxílio de um sistema de microscopia foi possível comparar o escoamento de um destes fluidos (5% de micropartículas com 6 μm de diâmetro) com o escoamento sanguíneo com 5% de glóbulos vermelhos (GVs). Os resultados correspondentes à visualização dos escoamentos de ambos os fluidos confirmaram a existência de uma camada livre de células (CLC) a jusante da contração, analogamente ao escoamento do sangue real. Por último foram realizadas simulações numéricas com o intuito de comparar com os resultados experimentais das quedas de pressão obtidos nos microcanais. Verificou-se que os fluidos com 5% de micropartículas apresentam maior queda de pressão.

2013Master thesis

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Particulate blood analogues reproducing the erythrocytes cell-free layer in a microfluidic device containing a hyperbolic contraction

Publication . Calejo, Joana A.C.; Pinho, Diana; Galindo-Rosales, Francisco J.; Lima, Rui A.; Campo-Deaño, Laura

The interest in the development of blood analogues has been increasing recently as a consequence of the increment in the number of experimental hemodynamic studies and the difficulties associated with the manipulation of real blood in vitro because of ethical, economical or hazardous issues. Although one-phase Newtonian and non-Newtonian blood analogues can be found in the literature, there are very few studies related to the use of particulate solutions in which the particles mimic the behaviour of the red blood cells (RBCs) or erythrocytes. One of the most relevant effects related with the behaviour of the erythrocytes is a cell-free layer (CFL) formation, which consists in the migration of the RBCs towards the center of the vessel forming a cell depleted plasma region near the vessel walls, which is known to happen in in vitro microcirculatory environments. Recent studies have shown that the CFL enhancement is possible with an insertion of contraction and expansion region in a straight microchannel. These effects are useful for cell manipulation or sorting in lab-on-chip studies. In this experimental study we present particulate Newtonian and non-Newton ian solutions which resulted in a rheological blood analogue able to form a CFL, downstream of a microfluidic hyperbolic contraction, in a similar way of the one formed by healthy RBCs.

2016Journal article

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