Dielectroforesis

MODELADO Y SIMULACIÓN DE MICROESTRUCTURAS
PARA LA MANIPULACIÓN DE MICROPARTÍCULAS
Por
Flavio Humberto Fernández Morales*, Julio Enrique Duarte**
& Josep Samitier Martí***
FÍSICA
Resumen
Fernández Morales, F. H., J. E. Duarte & J. S. Martí: Modelado y simulación de
microestructuras para la manipulación de micropartículas. Rev. Acad. Colomb. Cienc. 32(124):
361-371, 2008. ISSN 0370-3908.En el presente trabajo se describen los principales resultados del proceso de modelado, simulación
y prueba de una microestructura de electrodos de platino, fabricada con tecnología de
microsistemas y pensada para ser aplicada en la manipulación de microorganismos. Esta manipulación
se realiza a través de campos eléctricos no uniformes, generados por electrodos interdigitados
de 70 mm, loscuales inducen el fenómeno conocido como dielectroforesis común. Las distribuciones
de potencial, campo eléctrico y fuerza dielectroforética sobre los electrodos fueron calculadas
con el método de los elementos finitos. Igualmente se describen los resultados más relevantes
obtenidos con partículas de poliestireno, las cuales fue posible manipular por medio de campos
eléctricos no uniformes defrecuencia variable.
Palabras clave: Dielectroforesis, método de los elementos finitos, manipulación de
micropartículas, microelectrodos interdigitados.
Abstract
This work is addressed to the process of modeling, simulation and testing a platinum
microelectrode array manufactured in microsystems technology and designed to be applied on
bioparticle manipulation. This manipulation is performed bymeans of non-uniform electric fields
generated with interdigitated electrodes of 70 mm in size, which can originate the common
dielectrophoresis phenomenon. Distributions of potential, electric field and dielectrophoretic force
were calculated employing the finite element method. Furthermore, the most relevant results
related to manipulation of polystyrene microparticles are also reported.Key words: Dielectrophoresis, finite element method, microparticle manipulation, interdigitated
microelectrodes.
* Profesor Asociado, Facultad Seccional Duitama. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Sede Duitama. Grupo de Energía y
Aplicación de Nuevas Tecnologías (GEANT). Carrera 18 Calle 22, Duitama, Boyacá, Colombia. Correo electrónico: flaviofm1@gmail.com
** Profesor Titular,Facultad Seccional Duitama. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Sede Duitama. Grupo de Energía y
Aplicación de Nuevas Tecnologías (GEANT). Carrera 18 Calle 22, Duitama, Boyacá, Colombia. Correo electrónico: julioenriqued1@gmail.com
* * * Profesor Catedrático, Departamento de Electrónica. Universidad de Barcelona c./ Martí i Franqués 1, 08028 Barcelona, España. Correo
electrónico:samitier@el.ub.es
362 REV. ACAD. COLOMB. CIENC.: VOLUMEN XXXII, NÚMERO 124-SEPTIEMBRE DE 2008
Introducción
Los microsistemas (o MEMS de su sigla en inglés Micro-
Electro-Mechanical-Systems), corresponden a un conjunto
de circuitos integrados en los cuales se busca localizar
un sistema completo (sensores, actuadores y circuitería
de control) sobre un mismo chip. Existen numerosos ejemplos
deeste tipo de dispositivos: sensores de presión inteligentes,
acelerómetros, sensores de desplazamiento,
sistemas microfluídicos sensores ópticos y sensores acústicos,
entre otros (Eaton & Smith, 1997; Renard, 2000;
Kim et al., 1996; Carmona et al., 1999; Roulet et al., 2001;
Hoummadi et al., 1997).
Algunos microsistemas de gran auge en la actualidad,
que se caracterizan por la interacción,detección, monitoreo
y manipulación de variables químicas y biológicas, son
los llamados BIOMEMS. A manera de ejemplo se pueden
mencionar: MEMS aplicados en cirugía, suministro controlado
de medicamentos, dispositivos implantables para
medición e interface con el sistema nervioso, sistemas de
diagnóstico poco invasivos y dispositivos desechables
para la detección y diagnóstico de...