Dispositivo de microfiltración para el aislamiento de células tumorales circulantes (MEMS)-(CTS’S)

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dc.contributor.advisorBorrás Pinilla, Carlos
dc.contributor.advisorDíaz, Pedro José
dc.contributor.authorGonzález Díaz, Alan Javier
dc.contributor.evaluatorLópez Mejía, Omar
dc.contributor.evaluatorSánchez Suárez, Clara Inés
dc.date.accessioned2022-11-21T15:37:24Z
dc.date.available2022-11-21T15:37:24Z
dc.date.created2022-11-18
dc.date.issued2022-11-18
dc.description.abstractEste 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%.
dc.description.abstractenglishThis document proposes the design and simulation of a microfilter device for the capture of cancer cells or "circulating tumor cells" (CTC)'s, motivated by support prevention and treatment methods against cancer, contributing to the line of research in the field of microsystems or micro-electromechanical systems (MEMS), in the field of fluid mechanics and computational fluid mechanics (CFD), the objective of the proposal is the designed a device for separating cancer cells from blood fluid, with efficiency greater than 70%. For the characterization of cancer cells and white and red blood cells, the mechanical properties of the cell membrane and the viscosity of each type are defined according to the literature. We then subject each cell to a strain by measuring the critical pressure, compared and validated with micropipette models and simulations of cells through microfilters. With the established cell models, the filtration device is designed by varying the flow rate and geometry, selecting the best hydrodynamic condition generated. the favorable behavior of cell sorting, the first stage performs a filtering of (CTCs), in the second stage the cancer cells are filtered (WBCs-RBCs). For the simulations, the mesh is generated in two dimensions using quadratics elements and the volumetric fraction VOF method using the ANSYS FLUENT solver. For the final design of the microfilter, in the bifurcation, the cancer cells evaluated with diameters between (D=14-20μm) and viscosities established between (μ=20-200Pa∙s) a separation of the main fluid with efficiency greater than e>90% is achieved. The vortices generated in the lateral channels maintain the purity of the sample avoiding the lateral displacement of the RBC and WBC and following the main current generating purity of 99.99%.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001641712
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Mecánica
dc.description.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-8811-3349
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/12197
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Mecánica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Mecánica
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectMicrofiltro
dc.subjectClasificación celular
dc.subjectCTC
dc.subjectRBC
dc.subjectWBC
dc.subjectMEMS
dc.subject.keywordMicrofilter
dc.subject.keywordCell Sorting
dc.subject.keywordMEMS
dc.subject.keywordRBC
dc.subject.keywordWBC
dc.subject.keywordCTC
dc.titleDispositivo de microfiltración para el aislamiento de células tumorales circulantes (MEMS)-(CTS’S)
dc.title.englishMicrofiltration Device for Circulating Tumor Cells Isolation (MEMS)-(CTCs)
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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