Desenvolvimento de um biossensor de propósito geral na faixa de micro-ondas baseado na codificação de sinal e microfluídica

• Autor(a) principal: Souza, Mateus Isaac de Oliveira
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-23042025-135641/
• topic: biosensors; biossensor; code division multiplexing; dispersão; dispersion; microwave sensors; multiplexação por divisão de código; sensor de micro-ondas

Este trabalho tem por objetivo o projeto e a fabricação de um biossensor de aplicações variadas por meio do uso de uma linha de microfita, operando na faixa de frequência de micro-ondas. O biossensor foi fabricado visando a implementação de uma nova metodologia de medição, que é fundamentada sob os princípios de comunicação CDMA, que adiciona graus de liberdade ao sistema. O método foi teoricamente analisado e experimentalmente comprovado. De um modo geral, a ideia consiste na propagação de um código sequencial ortogonal de pulsos curtos (sequência de espalhamento de tamanho temporal variado de Walsh-Hadamard) pelo sensor, de forma a otimizar e potencializar sua sensibilidade. Este sinal, quando propagado pelo sensor, experimenta diversos efeitos, como atenuação, dispersão e atraso. A deformação do sinal se dá em função da concentração da solução aquosa disposta sob o sensor, que por sua vez, é relacionada com a permissividade elétrica da amostra. Quando a concentração da amostra é alterada, a permissividade elétrica do analito também se altera, afetando o campo elétrico, e consequentemente, o sinal na saída do sensor. Todas estas variações podem ser relacionadas em termos quantitativos por meio do cálculo da energia do sinal em sua saída, de forma a estabelecer uma relação entre a energia e a concentração da amostra sob medida. Além disso, um processo de recirculação do sinal foi implementado com o intuito de sobrepor os efeitos sobre o sinal à medida que mais recirculações fossem realizadas, aumentando a diferença de energia observada na saída do sensor em função da mudança da concentração. Assim, três substâncias foram avaliadas: glicose, cujas concentrações variaram de 0-80mg/ml, com resolução de 2,9mg/ml; álcool isopropílico e acetona, cujas concentrações variaram de 0-100% com saltos de 20% em concentração, atingindo resoluções de 0,35% e 0,81% respectivamente. Finalmente, com uso da metodologia proposta, o sensor pode ser classificado dentro do estado da arte na categoria de sensores que operam na faixa de micro-ondas, devido a sua sensibilidade e acurácia.