Keywords: Microfluidics, deteccio optica, cacer cells in saliva, Microfluidics, optical detection, cancer cells in saliva, Microfluidicos, detección optica, células cánceras en saliva,

Title in different languages: Dispositiu optofluídico amb múltiples geometries acoblades per a la detecció de cèl·lules cancerígenes mitjançant anàlisi saliva Optofluidic device with multiple coupled geometries for cancer cells detection by saliva analysis

Subject areas: Enginyeria química Chemical engineering Ingeniería química

Confidenciality: No

Academic year: 2019-2020

Work's codirector: Solé, Rosa Maria

Student: Coral Perez, Jesus David

Department: Química Analítica i Química Orgànica

Access Rights: info:eu-repo/semantics/openAccess

Work's public defense date: 2020-09-08

Project director: Mateos Ferré, Xavier

Abstract: La saliva és una secreció que pot presentar cèl·lules tumorals del càncer (CTC) dels pacients amb càncer. La seva anàlisi és un camp en desenvolupament que pot ser essencial per a la detecció precoç del càncer i el seguiment del tractament. Aquí fem servir diferents geometries connectades per barrejar, classificar, concentrar i confinar fluids i partícules dins dels fluids. Les dues primeres geometries són un conjunt mesclador-separador, amb un disseny en espiral de Fermat, seguit d’un concentrador de flux continu i un disseny de serpentina per alinear les partícules d’interès (CTC). El rendiment del dispositiu es va optimitzar mitjançant el programari COMSOL Multiphysics per treballar amb entrades d’alta pressió (350 mbar per a aigua o sèrum i 294 mbar per a mostres de saliva) com a entrades de pressió òptimes. Els models numèrics es van corroborar mitjançant l’experimentació mitjançant dos tipus de partícules de poliestirè (PS) de 5_m i 20_m. El dispositiu optofluídic identifica i aborda els propers reptes mitjançant deteccions òptiques: proves de barreja que inclouen dos fluids amb densitat similar, classificació adequada de les partícules per mida mitjançant Dean Flow Fractionation (DFF) i recuperació en un sol pas de grans partícules etiquetades. The saliva is a secretion which can present Cancer Tumor Cells (CTCs) of cancer patients. Its analysis is a developing field which may be essential for early detection of cancer and monitoring of treatment. Here, we use different connected geometries for mixing, sorting, concentrating and confining fluids and particles inside fluids. The first two geometries are a mixer-separator assembly, with a Fermat spiral design, followed by a continuous flow concentrator and a serpentine design to align the particles of interest (CTCs). Device performance was optimized using COMSOL Multiphysics software, to works with high pressures inlets (350 mbar for water or serum and 294 mbar for saliva sample) as optimum pressure inlets. The numerical models were corroborated through experimentation using two types of polystyrene (PS) particles of 5_m and 20_m. The optofluidic device identifies and addresses the next challenges using optical detections: mixing tests including two fluids with similar density, proper particle sorting by size using Dean Flow Fractionation (DFF), and single-step retrieval of labelled large particles. La saliva es una secreción que puede presentar células tumorales cancerosas (CTC) de pacientes con cáncer. Su análisis es un campo en desarrollo que puede ser esencial para la detección precoz del cáncer y el seguimiento del tratamiento. Aquí, utilizamos diferentes geometrías conectadas para mezclar, clasificar, concentrar y confinar fluidos y partículas dentro de fluidos. Las dos primeras geometrías son un conjunto mezclador-separador, con un diseño en espiral de Fermat, seguido de un concentrador de flujo continuo y un diseño serpentino para alinear las partículas de interés (CTC). El rendimiento del dispositivo se optimizó mediante el software COMSOL Multiphysics, para trabajar con entradas de alta presión (350 mbar para agua o suero y 294 mbar para muestra de saliva) como entradas de presión óptimas. Los modelos numéricos fueron corroborados mediante experimentación utilizando dos tipos de partículas de poliestireno (PS) de 5_m y 20_m. El dispositivo optofluídico identifica y aborda los próximos desafíos utilizando detecciones ópticas: pruebas de mezcla que incluyen dos fluidos con densidad similar, clasificación adecuada de partículas por tamaño mediante Dean Flow Fractionation (DFF) y recuperación en un solo paso de partículas grandes etiquetadas.

Subject: Enginyeria química

Entity: Universitat Rovira i Virgili (URV)

Language: Anglès

Education area(s): Nanociència, Materials i Processos - Tecnologia Química de Frontera 

Title in original language: Optofluidic device with multiple coupled geometries for cancer cells detection by saliva analysis

Creation date in repository: 2021-07-30