Dispositivo de microfiltración para el aislamiento de células tumorales circulantes (MEMS)-(CTS’S)
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Date
2022-11-18
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
Este documento propone el diseño y simulación de un dispositivo microfiltro para la captura de células cancerígenas o "células tumorales circulantes" (CTC), motivado por apoyar métodos de prevención y tratamiento contra el cáncer, contribuyendo a la línea de investigación en el campo de los microsistemas. o sistemas microelectromecánicos (MEMS), en el campo de la mecánica de fluidos y la mecánica de fluidos computacional (CFD), el objetivo de la propuesta es el diseño de un dispositivo para separar células cancerosas del fluido sanguíneo, con una eficiencia superior al 70%.
Para la caracterización de células cancerígenas, glóbulos blancos y rojos se definen las propiedades mecánicas de la membrana celular y la viscosidad de cada tipo según la literatura. Luego sometemos cada célula a una deformación midiendo la presión crítica, comparada y validada con modelos de micropipetas y simulaciones de celdas a través de microfiltros. Con los modelos de células establecidos, se diseña el dispositivo de filtración mediante una variación del caudal y geometría, se selecciona la mejor condición hidrodinámica que genere el comportamiento favorable de la clasificación celular, la primera etapa realiza un filtrado de (CTCs), en la segunda etapa se filtran las células (WBCs-RBCs).
Para las simulaciones se genera la malla en dos dimensiones utilizando elementos cuadrilaterales y el método VOF de fracción de volumen utilizando (FLUENT ANSYS). Para el diseño final del microfiltro, en la bifurcación, las células cancerígenas evaluadas con diámetros entre (D=14-20μm) y viscosidades establecidas entre (μ=20-200Pa∙s) se logra una separación del fluido principal con eficiencia mayor a e>90%, Los vórtices generados en los canales laterales mantienen la pureza de la muestra evitando el desplazamiento lateral de las RBC y WBC y siguiendo la corriente principal generando pureza de 99.99%.
Description
Keywords
Microfiltro, Clasificación celular, CTC, RBC, WBC, MEMS