Efeito de padrões de escoamento sobre o particionamento de biomoléculas (proteína e ampicilina) em sistemas aquosos bifásicos (SABs) empregando microsistemas - Pedro, Marcelo da Silva (2020)
A separação de proteínas é um processo complexo que envolve uma sequência dispendiosa de etapas. Nesse trabalho, um microsistema foi construído para separar proteína modelo utilizando a técnica de extração líquido-líquido através de sistema aquoso bifásico (SAB) de polímero e sal. O SAB foi formado pela mistura do polímero polietilenoglicol-PEG (25% m/m), fosfato de potássio (10% m/m) e água destilada (65% m/m). Os canais do microsistema apresentam diâmetros de 0,51 mm, 1,14 mm e 1,8 mm. A faixa de vazões total foi de 20 a 700 μL/min. Inicialmente, os padrões de fluxo foram determinados usando SAB composto por PEG/fosfato com diferentes massas moleculares de polímero (PEG 1500, PEG 4000 e PEG 6000) e minicanais de silicone com geometria circular disposto na forma senoidal e diâmetro de 1,8 mm. Conforme esperado, um aumento gradativo de vazão de líquido possibilitou alcançar, em sequência, os seguintes padrões de fluxo: fluxo slug, gotículas e paralelo. Para os sistemas formados por PEG 4000/fostato e PEG 6000/fostato, a elavada viscosidade impediu a ocorrência do padrão de fluxo paralelo. Em seguida, foi estudado o efeito dos padrões de fluxo sobre a recuperação da proteína albumina do soro bovino (do inglês bovine serum albumin-BSA) e ampicilina para os três padrões de fluxo obtido no sistema PEG1500/fosfato de potássio dibásico nos tempos de residência de 3, 5 e 10 min no minicanal de 1,8 mm. Nessa condição, as maiores eficiências de recuperação de BSA foram obtidas em tempo de residência de 10 min, sendo o regime de gotículas o que proporcionou maior pecentual de recuperação. Entretanto, na recuperação de uma molécula menor (ampicilina), cuja massa molar é 349 g/mol, não foi possível observar diferenças significativas entre os padrões de fluxo para o mesmo tempo de residência. Ensaios de recuperação para a proteína modelo BSA foram também realizados utilizando um minicanal de 1,14 mm e microcanal de 0,510 mm, padrão de fluxo de gotículas e tempos de residência de 3, 5 e 10 min, respectivamente. A redução do diâmetro dos canais e o aumento dos tempos de residência apresentaram um efeito positivo na eficiência de extração, onde o valor máximo de eficiência obtido foi 69% para o microcanal 0,510 mm e tempo de residência de 10 min. Além disso, o padrão de fluxo e a redução de escala tiveram efeito positivo para o coeficiente volumétrico de transferência de massa (), com valores máximos sendo obtidos para o regime de gotículas e microcanal 0,510 mm.