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A revolução tecnológica na electrónica, associada à redução física dos componentes e introduzida com o advento dos circuitos integrados, teve como consequência a redução das dimensões de outros componentes, como por exemplo os MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems). A existência dos MEMS deu origem à concepção e fabrico de sistemas microfluídicos integrados, que se caracterizam pelo escoamento de pequenos volumes de fluidos (desde fL até mL) em canais microscópicos (1-1000µm). Nas últimas duas décadas, estes componentes têm sido intensamente estudados. Em particular tem-se assistido ao estudo de componentes microfluídicos que operem análises clínicas e/ou químicas, dando origem ao aparecimento do conceito µTAS (Micro Total Analysis Systems), e.g. Lab-on-a-Chip e Lab-on-a-CD, com aplicações na Biomedicina, nas análises de DNA, na separação de proteínas e na realização de análises enzimáticas, etc.
O desafio mais premente que se coloca na investigação na Microfluídica à comunidade científica é a determinação, a modelação e a quantificação dos fenómenos físicos decorrentes da redução de escala que afectam a dinâmica dos escoamentos. Para tal, e com os equipamentos laboratoriais e informáticos de que dispomos actualmente, pode recorrer-se a:
- Trabalho experimental com micro-PIV com vista à caracterização do campo de velocidades dos escoamentos microscópicos.
- Trabalho experimental com técnicas de visualização e modelação matemática de correspondência de curvas com vista à caracterização cinemática da frente de avanço de escoamentos bifásicos, mormente da interface líquido/gás.
- Trabalho experimental com técnicas de medição de pressão com micro-sensores com vista à caracterização do campo de pressões de escoamentos microscópicos.
- Trabalho computacional com vista à modelação numérica de escoamentos microscópicos, recorrendo à resolução das equações de lattice-Boltzmann.
- Trabalho computacional com vista à modelação numérica de escoamentos microscópicos, recorrendo à resolução das equações da Física dos Meios Contínuos (continuidade e Navier-Stokes).
Do ponto de vista do desenvolvimento tecnológico, e em parceria com empresas de biotecnologia, procura-se neste momento aplicar a investigação fundamental enunciada à concepção de sistemas de diagnóstico extracorporais (e.g. análises clínicas) optimizados do ponto de vista do seu funcionamento, de que é paradigma o Lab-on-a-CD.
Num futuro próximo estender-se-á a Microfluídica a outras aplicações de Biomedicina, como o estudo e aperfeiçoamento tecnológico de equipamentos de terapêutica extracorporais, como por exemplo os equipamentos da hemodiálise e os oxigenadores de sangue. |