Simulaciones Numéricas de Flujo Electrotermal de Corriente Alterna Combinado con Dielectrofóresis para la Separación de (Bio)Micropartículas de Alta Eficiencia

La separación de (bio)micropartículas de alta eficiencia tiene aplicaciones importantes en análisis químico, monitoreo ambiental, cribado de fármacos y diagnóstico y tratamiento de enfermedades. Como un esquema de separación sin etiquetas y de alta precisión, la dielectrofóresis (DEP) se ha convertido en un foco de investigación en la separación de micropartículas, especialmente para células biológicas. Al procesar células con DEP, a veces se requieren conductividades eléctricas relativamente altas de los medios de suspensión para mantener las actividades biológicas de la muestra, lo que resulta en aumentos de temperatura altos dentro del sistema causados por el calentamiento Joule. El gradiente de temperatura inducido genera una perturbación de flujo electrotermal de corriente alterna (ACET) localizada, que impacta seriamente la manipulación de células por DEP. Basado en esto, proponemos un diseño novedoso del separador de (bio)micropartículas combinando DEP con flujo ACET para intensificar el proceso de separación. Se establece un modelo de acoplamiento que incorpora campos eléctricos, de flujo de fluidos y de temperatura, así como seguimiento de partículas, para predecir las trayectorias de (bio)micropartículas dentro del separador. Las simulaciones numéricas revelan que tanto el flujo ACET como el movimiento DEP actúan en el mismo plano pero en diferentes direcciones para lograr una separación de alta precisión entre partículas. Este trabajo proporciona nuevas ideas de diseño para resolver la muy complicada interferencia por calentamiento Joule en el proceso de separación DEP, lo que allana el camino para mejorar aún más el rendimiento del sistema de separación de (bio)micropartículas basado en DEP.