MX2012003706A - Microsistemas serigrafiados funcionales. - Google Patents

Abstract

Dispositivos microfluídicos que comprenden elementos tridimensionales fabricados sobre un sustrato usando tecnología de impresión de capa gruesa, por ejemplo, serigrafía, en los que los elementos tridimensionales poseen propiedades estructurales y funcionales.

Description

MICROSISTEMAS SERIGRAFIADOS FUNCIONALES CAMPO DE LA INVENCIÓN" La invención se aplica a la fabricación microsistemas y microrreactores de bajo costo y fáciles de fabricar usando técnicas de capa gruesa (serigrafía, estampación), donde los componentes estructurales se vuelven elementos funcionales capaces de llevar a cabo una variedad de funciones relacionadas con su naturaleza eléctricamente conductora y sus capacidades electroquímicas. También se pueden usar propiedades adicionales de las tintas aplicadas en microsistemas y microrreactores, tales como filtración, cribado molecular, y similar.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los dispositivos microfluídicos tienen muchas ventajas respecto a sistemas macro-dimensionados convencionales para aplicaciones de laboratorio en un chip, y más recientemente para el desarrollo de procesos químicos [1 , 2]. Los dispositivos microfluídicos se fabrican comúnmente por fotolitografía, grabado en seco y húmedo, moldeo por inyección, y estampación en caliente [3]. Tales procedimientos permiten la incorporación de elementos funcionales tales como sensores y accionadores, válvulas y elementos pasivos o activos con diferentes grados de complejidad y coste dependiendo de si la realización final se realiza en plástico o en silicio. A menudo se requiere el trabajo en sala blanca. Para tales procedimientos, la creación de prototipos tiene un ciclo de iteración largo, y es factible pero laborioso de producir dispositivos híbridos que incorporan especialmente sensores y elementos activos. Para muchas aplicaciones el costo de estos procedimientos puede considerarse elevado, y deben llevarse a cabo estudios cuidadosos de volúmenes de producción antes del desarrollo del producto. Para muchos productos, sin embargo, la baja resolución requerida para los elementos microfluídicos (del orden de cien micrómetros) no justifica el gasto de las técnicas de alta resolución.

Para la mayoría de las aplicaciones de volumen elevado, tales como dispositivos de diagnóstico desechables, instrumentos de campo, control de calidad de producción alimentaria, configuraciones versátiles para la optimización de procesos, y selección de catalizador, el coste aceptable para la aplicación es al menos un orden de magnitud inferior a lo que las técnicas de fabricación actuales permiten. Los microsistemas se fabrican habitualmente por técnicas fotolitográficas que usan una variedad de procedimientos. Un problema perenne de los microsistemas fabricados de esta manera es la dificultad de obtener dispositivos híbridos que incorporan diferentes materiales con diferentes funcionalidades. La creación de prototipos es otro problema, aunque es una inversión necesaria para la fabricación. Tales problemas aumentan el coste de investigación y desarrollo, especialmente para laboratorios integrados en chip pero también para algunas aplicaciones de microsistemas y microrreactores.

Sería altamente deseable generar un dispositivo microfluídico útil que fuese rentable, fácil de producir y versátil en aplicación, por ejemplo en varias aplicaciones de microsistemas y/o microrreactores.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La aplicación de impresión de capa gruesa, por ejemplo serigrafía en la fabricación de dispositivos microfluídicos como se describe en el presente documento, proporciona una técnica de bajo costo que permite una producción fácil y aplicaciones de un microsistema versátil y/o un microrreactor.

Los microsistemas que comprenden elementos tridimensionales producidos por técnicas de impresión de capa gruesa, tales como la serigrafía se producen por los procedimientos descritos en el presente documento, y demuestran la capacidad de tales técnicas para producir elementos útiles que tienen una naturaleza tridimensional con versatilidad y bajo costo para la fabricación de microsistemas y microrreactores funcionales.

Como se describe en el presente documento, se fabricaron microsistemas con dimensiones del orden de decenas a centenares de micrómetros que, mientras mantienen sus funciones estructurales, podrían incorporar fácilmente funcionalidades a través de sencillos procesos de modificación in situ. Los solicitantes han descubierto que es posible usar tecnología de serigrafía/de capa gruesa para construir una estructura de depósito de tinta tridimensional sobre un sustrato usando múltiples pasadas de impresora, sin comprometer la capacidad de la estructura de depósito de tinta de exhibir ambas propiedades funcional (por ejemplo, el canal) y funcional (por ejemplo el electrodo). El diseño y la optimización de los parámetros de fabricación se pueden optimizar según las aplicaciones personalizadas finales.

Los microsistemas de la invención utilizan la naturaleza tridimensional de los elementos impresos de capa gruesa para fabricar paredes estructurales que tienen una pluralidad de capas, por ejemplo, 5, 6, 7, 8, 9,10 capas, generalmente entre 5 y 10 capas, y una altura suficiente para no solamente servir de electrodos funcionales, sino también de paredes de soporte del microcanal, por ejemplo, 25, 35, o más micrómetros. Para algunas realizaciones, se puede usar un espaciador opcional, por ejemplo formado por un adhesivo, para añadir una dimensión adicional al microcanal, preferiblemente añadido por capas de serigrafía.

En una realización, los dispositivos microfluídicos de la invención incluyen al menos un par de estructuras tridimensionales opuestas aplicadas a un sustrato por impresión de capa gruesa, tal como serigrafía. Las estructuras de depósito de tinta opuestas forman paredes paralelas de un microcanal, donde los sustratos forman el suelo y se dispone una tapa encima de y entre las paredes de depósito de tinta opuestas. Cada una de las paredes comprende múltiples capas de tinta depositada, que pueden ser de igual o diferente composición, geometría o huella. Múltiples pares de estructuras de depósito de tinta tridimensionales opuestas se pueden alinear en serie a lo largo de la longitud del microcanal para formar un microcanal multifuncional. En una realización alternativa, se pueden crear múltiples funciones en las estructuras de depósito de tinta tridimensionales aplicando capas de tinta que tienen composiciones diferentes para formar la estructura de depósito de tinta tridimensional.

La superficie opuesta de una o ambas estructuras de depósito de tinta tridimensionales opuestas se pueden funcionalizar, por ejemplo aplicando un material químico, biológico u otro material útil a la superficie de la estructura de depósito de tinta. La superficie se puede funcionalizar, por ejemplo por electropolimerización de un polímero conductor dentro del microcanal, por deposición electroforética de materiales o deposición por agujas o por chorro de tinta de tintas modificadas para contener los materiales deseados. Tales materiales, incluyen, por ejemplo, partículas coloidales, analitos, enzimas, anticuerpos, células proteínas y similar.

La tinta usada para serigrafiar elementos tridimensionales puede contener una variedad de elementos, por ejemplo, materiales conductores, catalíticos, biológicos y/o dieléctricos. La tinta puede ser una tinta conductora útil para generar electrodos, por ejemplo, electrodos de trabajo y electrodos de referencia, por ejemplo formados en plata, cloruro de plata, carbono, oro, platino, cobre y otras tintas conocidas formadoras de electrodos de este tipo. Preferiblemente, la tinta comprende un material de electrodo apropiado para una función deseada en el dispositivo microfluídico. En una realización, el electrodo de trabajo y el electrodo de referencia se imprimen sobre un sustrato, por ejemplo por serigrafía, y en una pluralidad de capas para formar paredes opuestas de un microcanal. El microcanal se puede funcionalizar, por ejemplo, incluir un polímero funcionalizado, por ejemplo un polímero conductor tal como una polianilina, u otros componentes útiles en microrreacciones u otras operaciones unitarias tales como separación, adsorción, extracción y similar.

En una realización, las estructuras de depósito de tinta, que pueden ser de composición, geometría, y/o huella idénticas o diferentes, se pueden alinear en serie para oponerse entre sí a lo largo de la longitud del microcanal o alinearse verticalmente a lo largo de la altura del microcanal. Cuando las estructuras de depósito de tinta comprenden materiales conductores, por ejemplo electrodos, se pueden depositar materiales dieléctricos entre los miembros de la serie y/o entre las capas de los depósitos de tinta.

Los dispositivos microfluídicos descritos en el presente documento se pueden adaptar para inmovilizar agentes químicos y biológicos útiles en reacciones analíticas, y se pueden fabricar para análisis de agentes químicos y biológicos, por ejemplo, analitos, microorganismos, proteínas y similares presentes en una muestra.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una tabla que muestra parámetros fijos de rasqueta y de pantalla de 300 SDS (65/20).

La figura 2 es un gráfico que muestra una variación de un espesor de línea impresa como una función de ancho de pantalla. Velocidad=6,40-10"2 m/s. Espacio de impresión = 1 ,1 -103 m. Presión = 1 ,1-104 Pa (n = 40; confianza del 95%).

La figura 3 es un gráfico que muestra una variación de un espesor de línea impresa como una función de ancho de pantalla. Velocidad=6,40-10"2 m/s. Espacio de impresión = 1 ,1 -10"3 m. Presión = 1 ,1 -104 Pa (n = 40; confianza del 95%).

La figura 4 es un gráfico que muestra una variación de un ancho de microcanal como una función de ancho de pantalla. Velocidad=6,40-10"2 m/s. Espacio de impresión = 5,0- 10"4 m. Presión = 4,23-104 Pa (n = 6; confianza del 95%).

La figura 5 es un gráfico que muestra una variación de un espesor de microcanal como una función de ancho de pantalla. Velocidad=6,40-10"2 m/s. Espacio de impresión = 5.0-10"4 m. Presión = 4.23-104 Pa (n = 6; confianza del 95%).

La figura 6 es un gráfico que muestra una variación de un ancho y un espesor de microcanal con alineación óptica en impresión multicapa. Velocidad=6,40-10"2 m/s. Espacio de impresión = 9.0-10"4 m. Presión = 3.08-104 Pa . Viscosidad de tinta = 152.800 cP. (n = 20; confianza del 95%) La figura 7 es un dibujo esquemático del microsistema e imagen por microscopía electrónica del microcanal que muestra un contraelectrodo de trabajo y de referencia.

La figura 8 muestra imágenes de microscopía confocal que monitoriza la formación y la difusión de productos de reacción electroquímica dentro de un microcanal.

La figura 9 es un gráfico que muestra la electropolimerización de polianilina realizada por volumetría cíclica sobre la superficie del electrodo dentro del microcanal cerrado. Contraelectrodo de referencia Ag/AgCI interno serigrafiado. Velocidad de barrido 0,1 V s"1.

La figura 10 muestra una imagen ESEM de la deposición de polianilina en un microsistema serigrafiado a) 2 ciclos, b) 5 ciclos, c) 20 ciclos, d) imagen ESEM de la deposición de partículas paramagnéticas en un microsistema serigrafiado.

La figura 1 es un gráfico que muestra un diagrama de Nyquist que muestra la señal impedimétrica obtenida a partir del electrodo de trabajo dentro de un microsistema. El electrodo de trabajo sobre el cual se han depositado inmunopartículas mediante electroforésis durante diferentes tiempos. Asimismo se muestra la respuesta de impedancia cuando las inmunopartículas depositadas se han expuesto a soluciones bacterianas. El conjunto de potencial inicial fue de 0,07 V con una amplitud de 0,005 V (respecto del contraelectrodo de referencia Ag/AgCI interno serigrafiado) y una gama de frecuencias de 105 a 0,1 Hz. Se usó una solución de ferri/ferrocianuro de potasio 1mM en nitrato de estroncio 0,1 M como electrolito.

La figura 12 es un diagrama de Bode para diferentes impedancias medidas de diferentes concentraciones bacterianas dentro del microsistema en soluciones, sin electrolito de soporte. El conjunto de potencial inicial fue de de 0,1 V con una amplitud de 0,24 V (respecto del contraelectrodo de referencia Ag/AgCI interno serigrafiado) y una gama de frecuencias de 105 a 0,1 Hz.

La figura 13 es un gráfico que muestra la monitorización por impedancia de la lisis de diferentes concentraciones de bacterias inmovilizadas en función tiempo. El conjunto de potencial fue 0,07 V (respecto del contraelectrodo de referencia Ag/AgCI interno serigrafiado) y se fijo una frecuencia en 101 Hz. Se usó una solución de ferri/ferrocianuro de potasio 1mM en nitrato de estroncio 0,1 M como electrolito.

La figura 14 es un dibujo esquemático de los componentes y mecanismos integrados en la plataforma propuesta para inmovilización, lisis y detección electroquímica de patógenos.

La figura 15 es un gráfico que muestra resultados medidos con un amperímetro para la detección de bacterias inmovilizadas y a continuación lisadas en la superficie del electrodo dentro del microsistema. El potencial se fijó en 0,2 V (respecto del contraelectrodo de referencia Ag/AgCI interno serigrafiado). La solución en el interior del microsistema contiene glucosa 5 mM y PAPH 2 mM con 1mM MgCI2 en PBS 0,1 M de pH 7.

La figura 16 muestra un dibujo esquemático del microsistema y la imagen de microscopía electrónica del microcanal que muestra el contraelectrodo de trabajo y de referencia del Ejemplo 6. g La figura 17 muestra dibujos esquemáticos del microsistema y fotografías del microcanal disfuncional en serie del Ejemplo 7, que muestran la colocación en serie de múltiples electrodos a lo largo del microcanal, y que incluyen un dieléctrico entre los electrodos en serie.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Definición Un "dispositivo microfluídico" es un dispositivo para manipular fluidos dentro de un espacio geométricamente limitado a una escala submilimétrica. Los dispositivo microfluídicos incluyen, por ejemplo, microsistemas, microrreactores, laboratorios en un chip, biochips, chips de ADN, microarrays, biosensores y similar.

Un "sustrato" es cualquier superficie apropiada sobre la cual se pueden depositar capas de tinta usando impresión de capa gruesa o serigrafía, e incluye, por ejemplo, plástico tal como poliéster y similar, papel, cartón, vidrio, cerámica, metales, tejidos y similar.

Una superficie "funcionalizada" es una superficie que se ha modificado por ejemplo, por serigrafía, revestimiento, deposición, deposición por aguja o por chorro de tinta, deposición electroforética, polimerización y similar, para que adquiera una nueva función o una función reforzada. Una función nueva o reforzada puede incluir, por ejemplo, conductividad, actividad catalítica, amplificación enzimática de una señal electroquímica y similar. Los procedimientos que se pueden usar para añadir componentes funcionales a los electrodos incluyen, por ejemplo electropolimerización de un polímero conductor, deposición electroforética de partículas coloidales, o deposición electroforética de elementos biológicos seleccionados a partir de enzimas, anticuerpos o ADN monocatenario (me).

Un "polímero conductor" es un polímero orgánico capaz de conducir electrónica o iónicamente una corriente eléctrica e incluye, a título de ejemplo, polianilinas, politiofenos, polipirroles, poliacetilenos, poli(p-fenileno) sulfuro, pol¡(para-fenileno)vinilenos, y similar.

Una partícula "coloidal" es una partícula de aproximadamente 10"9 a aproximadamente 10~5 metros de diámetro, y que tiene un límite de fase evidente respecto de la sustancia en la cual se dispersa.

"Analito" tal como se usa en el presente documento, significa que incluye sustancias que se pueden analizar, inmovilizar, detectar y similar, en los dispositivos microfluídicos descritos en el presente documento. Tales analitos incluyen, proteínas, alérgenos, metabolitos azúcares, lípidos, microorganismos patógenos y virus, ADN, ARN, hormonas y similar.

Un "elemento biológico" es una macromolécula biológica que tiene una función biológica que incluye, por ejemplo, proteínas, enzimas, anticuerpos, ADN, ADNmc, ARN, ARNmc, microARN, ribozimas y similar.

La serigrafía es una tecnología de capa gruesa de menor resolución que se puede aplicar a sustratos plásticos así como vidrio, tejidos o silicio. Esta técnica se ha usado principalmente en la industria de la microelectrónica para la fabricación de tarjetas de circuito impreso en dos dimensiones, pero también en la industria de la moda para la impresión de motivos bidimensionales sobre tejidos. Para usar la serigrafía como una técnica de fabricación de microsistemas, se debe realizar la naturaleza tridimensional del depósito de tinta. Usando un procedimiento de fabricación de elementos tridimensionales capa a capa, la flexibilidad de la técnica se basa en que se puede usar casi cualquier sustrato, en la posibilidad de imprimir con diferentes tintas comercialmente disponibles que se pueden funcionalizar añadiendo catalizadores o enzimas específicas, y en la posibilidad de imprimir diferentes capas con varias tintas, permitiendo una variedad ilimitada de diseños y para la incorporación de elementos activos. Estas ventajas, así como el ciclo de bajo costo de formación de prototipos, hacen que la serigrafía sea ideal como enfoque de fabricación para elementos microfluídicos.

La serigrafía ya se usa en campos tales como análisis clínico, medioambiental o industrial [4], y en células de combustible [5] y solares [6]. El uso de técnicas de serigrafía en el área de la fabricación de biosensores ha dado como resultado dispositivos microfluídicos basándose en la producción de microcanales combinados con electrodos [11]. Estos dispositivo muestran un concepto arquitectónico similar al presentado en este trabajo pero con una diferencia: el dispositivo microfluídico indicado se compone de partes estructurales bien diferenciadas (fluídicas) y partes funciones (electrodos). Por el contrario, para simplificar, además, la fabricación de microdispositivos como se describe en el presente documento, los elementos estructurales y funcionales se combinan en un único elemento, por ejemplo, haciendo que la parte fluídica sea también activa para procesos electroquímicos, como se representa en la figura 1. Además, la influencia de algunas variables sintonizables de procesos de serigrafía sobre las características principales de los componentes de microsistemas (definición, resolución, y espesor o relación de aspecto) se añade a la utilidad de los dispositivo microfluídicos descritos en el presente documento.

Se construyeron microcanales serigrafiados ejemplares, y la funcionalidad se caracterizó usando microscopía confocal para visualizar la ocurrencia de procesos electroquímicos dentro del microcanal. En un ejemplo, el microcanal se modificó por procesos electroquímicos a través de la generación de una capa de polímero conductor de polianilina y perlas supramagnéticas en posiciones espacialmente definidas, permitiendo de este modo la modificación multifuncional in situ del microsistema.

La electropolimerización es un procedimiento de inmovilización de enzimas eficiente usado en el desarrollo de biosensores [13]. Se pueden cultivar polímeros conductores tales como politiofeno, polianilina, poliindol y polipirrol por procesos electroquímicos sobre una superficie de electrodo. El espesor de la película de polímero de cultivo se puede controlar midiendo la carga transferida durante el proceso de polimerización electroquímica [14]. Una ventaja de tener un electrodo cubierto por una capa de una película conductora es que puede atrapar agentes activos tales como enzimas y similar, por ejemplo, si se electropolimerizan junto con el polímero conductor. Alternativamente, si el polímero ya está en posición, la enzima u otro agente activo puede ser adsorbido por cargas electrostáticas. La distribución espacial de la enzima inmovilizada se puede controlar [14]. La capa de polímero puede actuar como un transductor y/o una plataforma para inmovilizar un agente activo, por ejemplo un elemento de reconocimiento en una capa reactiva de manera que se pueda aplicar al diseño de biosensores. En el caso de partículas paramagnéticas, se puede usar la deposición electroforética, en la cual las partículas coloidales suspendidas en un medio líquido migran bajo la influencia de un campo eléctrico y se depositan sobre un electrodo [15-17].

Sustrato En los siguientes ejemplos, el sustrato sobre el cual se imprimieron las películas es una película de poliéster con un espesor de 175 µ?t? proporcionado por Cadilla Plástic S.A (España). Muchos sustratos de este tipo son conocidos y se pueden usar en los dispositivos microfluídicos descritos en el presente documento. El sustrato se corta según un diseño deseado para ser impreso.

Tintas La tintas conductoras útiles en los dispositivos y procedimientos descritos en el presente documento, pueden incluir partículas metálicas, por ejemplo, oro, plata, cloruro de plata, cobre y similar o carbono. En los siguientes ejemplos, se formaron electrodos usando 7102 PASTA CONDUCTORA basándose en carbono y 5874 PASTA CONDUCTORA basada en Ag/AgCI, con un diluyente específico para reducir la viscosidad (3610 DILUYENTE), proporcionado por Dupont Ltd. (RU). Los electrodos usados en los dispositivos microfluídicos descritos en el presente documento comprenden, por ejemplo, carbono, plata, cloruro de plata, cobre, platino o una combinación de los mismos. Los materiales útiles como los electrodos se pueden combinar con un disolvente, un aglomerante, u otras materiales y se usan como una tinta en procedimientos de serigrafía.

Pantallas Las pantallas se diseñan para proporcionar la geometría y la colocación deseadas de los elementos impresos tridimensionales sobre el sustrato. Para los siguientes ejemplos, las pantallas se diseñaron internamente y se fabricaron por parte de DEK International (Francia). Se usaron tres diferentes pantallas con diferentes parámetros de especificación: (1) para llevar a cabo el ensayo de resolución de línea, se usó una malla de acero inoxidable 300 SDS (65/20), que tiene un espesor de emulsión de 6,0-10"6 m; (2) para llevar a cabo el ensayo de resolución de microcanales se usó una malla de poliéster 380 (150/27), y (3) para llevar a cabo la fabricación de microcanales por alineación óptica se usó una malla de acero inoxidable 200 (90/40). Las pantallas se especifican principalmente por el material de los cordones usados, los cordones por pulgada (malla), la abertura entre los cordones y el diámetro de hilo. Microcanales Los microcanales formados entre paredes opuestas de estructuras de depósito de tinta multicapa pueden variar en altura, anchura y espesor, dependiendo de las propiedades de la(s) tinta(s), el número y el espesor de las capas aplicadas, y la composición, geometría, huella y función deseadas. En general, la anchura del microcanal puede ser de aproximadamente 50, 100, o más micrómetros, aunque los microcanales de menores anchuras también son útiles. El espesor de cada pared puede ser de aproximadamente 4 micrómetros o más, por ejemplo. La altura del microcanal puede ser de aproximadamente 25, 35 o más micrómetros, por ejemplo. La rasqueta usada en los siguientes ejemplos se hizo de poliuretano y fue proporcionada por DEK International (modelo SQA152 con un ángulo de contacto de 45° y un factor de dureza de 70). El adhesivo usado para cerrar el microcanal fue un Arcare comercial 90485 proporcionado por Adhesives Research Inc (RU). Es una cinta de PET, revestido con un adhesivo acrílico de grado médico en ambos lados con un espesor total de 254 pm. Se conocen otros materiales de este tipo y se pueden usar para formar los dispositivos microfluídicos descritos en el presente documento.

La anilina de poli(ácido vinilsulfónico) y la fluoresceína fueron proporcionadas por Sigma-Aldrich (España), el ácido clorhídrico 1M, hidrogenofosfato de di-sodio y dihidrogenofosfato de sodio fueron proporcionados por Scharla (España) y perlas de Dynabead M-270 Epoxy fueron proporcionadas por Invitrogen (Noruega).

El aparato de serigrafía fue un DEK-248 (DEK International). La máquina fue un módulo de Sistema de Visión DEK Align 4 que es un sistema de alineación óptica de 2 puntos. La pantalla usada fue una 300 SDS (65/20) (DEK International).

La temperatura de impresión se fijó en 22°C. El curado de la tinta se llevó a cabo en el horno a 120°C durante 10 minutos. La velocidad de separación del sustrato se ajusta a 2-10"3 m/s.

La viscosidad de las tintas se determinó con un viscómetro Brookfield DV-E equipado con un Pequeño Adaptador de Muestras y un husillo SC4-21 (Brookfield, R.U.).

Las profilometrías se levaron a cabo con un profilómetro Mitutoyo SJ-301 , y los datos objetivos se analizaron con el software SURFPAK-SJ versión 1.401 (Mituoyo Messgeráte GmbH), Japón) El curado de la tinta se realizó en un horno Digiheat 150L (JP Selecta S.A., España).

EJEMPLOS La invención se describe mediante las siguientes realizaciones, que son de naturaleza ejemplar. Se ha de entender, sin embargo, que se pueden realizar otras modificaciones sin salirse del espíritu y el alcance de la invención reivindicada.

Ejemplo 1. Fabricación y optimización de un microsistema serigrafiado.

Este trabajo se llevo a cabo para producir una plataforma de microsistema serigrafiado y exploró diferentes condiciones y parámetros de fabricación.

Resolución de línea máxima El objetivo de este estudio fue establecer que la serigrafía se pueda usar para transferir modelos tridimensionales capaces de formar elementos microfluídicos sobre un sustrato y afinar los parámetros de proceso que pueden optimizar la transferencia tridimensional. Se ha identificado un gran número de parámetros de proceso que afectan en mayor o menor medida la arquitectura, geometría y apariencia de los diseños producidos [18]. Kobs y Voigt llevaron a cabo una evaluación experimental paramétrica de 50 variables y compararon los resultados sobre la base de un "sistema de clasificación" basado en el análisis de imágenes principalmente y solamente soportados por la resistencia y la profilometría de los patrones. Aunque su trabajo es el primer enfoque sistemático publicado al proceso de serigrafía, es solo de ayuda marginal para los fines del presente estudio. Incluso ayudó a identificar un subconjunto de importantes parámetros de proceso.

Se podría obtener una percepción mucho más válida a partir del análisis teórico y el modelado del proceso, para verificar un efecto predecible sobre el motivo impreso. La serigrafía sin contacto es esencialmente el paso de un fluido no Newtoniano a través de una barrera bajo la presión ejercida por la rasqueta. A medida que la rasqueta se mueve, la pantalla se deforma, la pantalla pasa a través de la barrera, y después del paso de la rasqueta la pantalla vuelve a su posición inicial. Se han reseñado varios intentos en la bibliografía para modelar este proceso [19-28]. De estos intentos, los de Riemer [19-21] representan los informes más tempranos en la bibliografía que modelan el proceso a lo largo del moldeo de rascador de Taylór [29]. Este esfuerzo se extendió para excluir fluidos no Newtonianos [22] y el espació entre el sustrato y la pantalla [23]. Estos modelos no se explotan fácilmente para los fines de este trabajo porque carecen del detalle necesario para tomar en cuenta la geometría del ataque con rasqueta o la permeabilidad y la desviación de pantalla, todo lo cual debería ser tomado en cuenta cuando se optimizan la transferencia tridimensional de motivos. Asimismo, se resuelve para la presión ejercida por la rasqueta, una variable con pequeño valor para la evaluación del resultado de impresión. Los posteriores intentos han usado la teoría de la lubricación para el flujo de tinta a través de la pantalla [24, 25] pero siguen sin tener en cuenta la geometría del proceso, mientras que una solución más completa (incluyendo el comportamiento no Newtoniano) se limita al proceso de estarcido más sencillo [26].

Otra característica que la mayoría de los modelos no llegan a solucionar de manera consistente es la existencia de la película hidrodinámica bajo la rasqueta durante su paso por la pantalla. La mayoría de los modelos lo justifican con el fin de conseguir la continuidad de la solución matemática, pero la experiencia muestra que este no es el caso. Finalmente, la cuantificación de la tinta dejada sobre el sustrato, un parámetro importante, se llevo a cabo directamente en una trabajo [27]. Sin embargo, el modelo en este trabajo reseñado se solucionó numéricamente y no proporciona una percepción clara en el proceso. La geometría de la rasqueta (tipo rodillo) también era diferente de la usada en este trabajo. Recientemente, [28] otro estudio proporcionó una solución para el flujo de tinta a través de la pantalla, y aunque solo era para fluidos newtonianos, establece algunos números sin dimensiones que se podrían usar al menos para una primera aproximación en la asignación de importancia a los parámetros de proceso. White et al. [28] concluyen que, manteniéndose otros parámetros constantes, es la magnitud de (Lhf)(ksHa)0'5 (L es la longitud de pantalla, hf la altura de marco, ks la curvatura de la punta de rasqueta, y Ha la altura de la punta de la rasqueta) la que controla el flujo de tinta a través de la pantalla, mientras que Fox et al. [27] determina que el espesor depositado es directamente proporcional a este flujo modulado solo por el rayado de la malla y la zona abierta de pantalla. Sabiendo que las características de pantalla y los parámetros geométricos de rasqueta son importantes para el flujo de tinta y por lo tanto la transferencia de motivos, se decidió en esta primera aproximación de evaluación paramétrica variar solo los parámetros directamente relacionados con el proceso de serigrafía.

Los parámetros considerados que pueden tener mayor efectos sobre la calidad del producto final son la presión de la rasqueta (P), la velocidad de la rasqueta sobre la pantalla (S) y el espacio de impresión entre el sustrato y la pantalla (G). El trabajo preliminar también fue llevado a cabo para determinar si la viscosidad afecta de manera significativa a la calidad de la impresión, aunque es evidentemente intuitivo que esta propiedad de "materia prima" será de gran importancia para posteriores optimizaciones. Sin embargo, el presente estudio se basa en parámetros de proceso en lugar de en propiedades de materia prima. En consecuencia, las características de pantalla (tensión, longitud, zona vacía, etc.) y el ángulo de ataque de la rasqueta y su geometría eran fijos como se indica en la Tabla 1.

La evaluación se llevó a cabo respecto de tres propiedades de la impresión: una vez enfriados los diseños, la resistencia (R) de la figura impresa se midió con una sonda de dos puntos. La tinta se hizo de carbono y era eléctricamente conductora. La medición de la resistencia proporcionó información preliminar acerca de la calidad de la impresión. Se consideraron válidos valores óptimos de hasta 500 ohmios, basándose en la experiencia práctica que muestra que este nivel de resistencia también garantiza buenas respuestas electroquímicas del material. En segundo lugar, el espesor (d) de la tinta depositada fue medido con el profilómetro. Estos datos proporcionan información acerca de la uniformidad de la tinta depositada y la rugosidad de la superficie (esta es aproximadamente la relación de aspecto que se puede conseguir por pasada). Finalmente, se midió una distancia característica del diseño (que aquí se denomina resolución). En el caso de líneas impresas, esta distancia característica fue la anchura de la línea imprimible más fina (una característica del proceso de impresión) y en el caso de los microcanales, fue la anchura del microcanal (una característica de alineación).

Se usaron propiedades de materia prima solo como un indicador de posibles mejoras de proceso. Para examinar el efecto de la viscosidad de la tinta en la impresión y establecer la repetitividad del proceso, se prepararon dos tintas con viscosidades de 152800 y 1 18300 cP, y se imprimió una serie de 40 sustratos con los parámetros de proceso fijos predichos para la mayor resolución. Los resultados se resumen en las figuras 2 y 3.

La observación de los resultados indica que una tinta de menor viscosidad permitió la impresión de líneas con una anchura menor y diseños más pequeños a pesar del hecho de que la Impresión se difunde. Por otra parte, el espesor conseguido era más reducido con menor viscosidad. Ambos resultados se esperaban de la intuición y los esfuerzos de modelado mencionados anteriormente. También importante es el hecho de que la repetitividad es mejor cuando se transfieren motivos de línea más fina, y se mejora también con la tinta de mayor viscosidad.

En conjunto, parece que el afinamiento de la viscosidad de las tintas usadas es un parámetro importante de controlar para conseguir resultados de resolución elevada y reproducibles.

Resolución de microcanal máxima Para determinar la capacidad de imprimir microcanales, se usó una pantalla con diseños de microcanal de diferentes anchuras entre líneas. Se usó una pantalla de poliéster con un espacio más grande entre cordones porque la tensión durante la separación del sustrato y la malla será tan elevada que la pantalla podría romperse. Se aplicó el mismo diseño experimental que antes. La resolución reseñada era la anchura del microcanal impreso medida adquiriendo una profilometría transversal de toda la figura impresa, y reseñando el pico del perfil en ambos lados del canal. Evidentemente, la anchura real del canal impreso es inferior ya que la tinta impresa forma un depósito inclinado que llega a su pico aproximadamente a la mitad de la anchura de pared. Los esfuerzos para cuantificar la pendiente del depósito están en curso ya que hay otra característica de calidad en la transferencia de tinta tridimensional para la producción de microsistemas. Se midió la resistencia entre los puntos de extremo del diseño transferido. El espesor corresponde a la tinta impresa. En este caso, el espesor de la tinta fue el espesor de las paredes del microcanal, y de nuevo, se reseñó como el espesor máximo del depósito.

Para examinar el efecto de la viscosidad de la tinta en la impresión y establecer la repetitividad del proceso, se prepararon dos tintas con viscosidades de 152800 y 118300 cP y se imprimió una serie de 6 sustratos con los parámetros de proceso fijados como se ha predicho a partir del modelo para la resolución más elevada. Los resultados se resumen en las figuras 4 y 5.

La observación de los resultados muestra que, como se esperaba, la anchura del canal no influye en el espesor de la deposición, que también tuvo el comportamiento esperado como función de viscosidad de tinta. La repetitividad del proceso no fue tanto una función de dimensiones como lo fue anteriormente. La tinta de menor viscosidad permitió la impresión de canales más delgados, siendo la anchura mínima de 146 ± 3 pm con un espesor de pared de 3,90 ± 0,66 µ. También cabe resaltar que la menor viscosidad dio como resultado la acumulación d tinta en la parte posterior de la pantalla, para que de este modo cuando se imprimen microcanales, los espacios de impresión más reducidos se pueden usar para evitar esta fuga. El uso de mayores presiones también puede mejorar la calidad de impresión Fabricación de microcanales con alineación óptica El espesor conseguido cuando se imprime el microcanal directamente desde un diseño de pantalla es reducido, y para obtener un mayor espesor es necesario imprimir varias capas. Para incrementar el espesor impreso, se puede usar una pantalla con mayor separación entre hilos, pero a expensa de la resolución. Además, es interesante imprimir diferentes materiales en diferentes partes del dispositivo microfluídico. Por estas razones, se desarrollo un proceso de varias etapas donde se alinearon diferentes pantallas con diferentes diseños sobre el sustrato. Para conseguir esta alineación, se uso el módulo Align Vision Sistema del equipo de serigrafía. Este módulo de alineación tiene precisión micrométrica y usa dos puntos de referencia que se pueden incorporar en el diseño de pantalla.

Se diseñaron una serie de experimentos exploratorios para determinar la anchura mínima que se puede conseguir cuando se imprimen varias capas de tinta para aumentar el espesor mientras se mantiene la anchura, dada la alineación óptica y la precisión del equipo. Una anchura deseada se fija manualmente en el equipo. El espacio de impresión usado fue de 0,9 mm, la presión fue de 3,08-104 Pa y la velocidad de rasqueta fue de 64 mm/s. Se ensayaron tres ajustes de separación diferentes hasta que se determinaron condiciones óptimas. En estos experimentos, el mejor microcanal obtenido tenía un espesor de 18,86 ± 4,41 pm y una anchura de 198 ± 60 pm. La impresión de varias capas se realizó usando esta separación de equipo óptima.

Los resultados obtenidos después de la impresión de cuatro capas (figura 6) muestran que el espesor aumenta gradualmente cuando el número de capas impresas aumenta, mientras somos capaces de mantener la anchura de canal dentro de los límites aceptable. El efecto de la impresión multicapa fue que las paredes del microcanal no permanecen verticales y tienden a inclinarse hacia fuera, teniendo el canal una anchura superior en la parte superior a la de la parte inferior. Por lo tanto se concluyó que es factible alinear las pantallas para imprimir diferentes materiales en el dispositivo microfluídico, y la impresión multicapa puede conseguir una gran variedad de relaciones de aspecto.

Ejemplo 2. Ejemplo de un microcanal serigrafiado funcional Después de haber mostrado que se podían fabricar microcanales, se produjo una demostración de un microcanal serigrafiado funcional, que tiene una anchura de 200 µ?? y un espesor de 25 pm. Con fines de demostración, se construyó un microcanal con tinta de carbono en forma de una pared (electrodo de trabajo) y tinta Ag/AgCI como la opuesta (contraelectrodo de referencia). De este modo se produjo una célula microelectroquímica. Se usó una capa de sustrato plástico revestida con adhesiva por ambos lados para sellar manualmente la parte superior del microcanal. Véase la figura 7.

Monitorización óptica de la reacción electroquímica en el microcanal Un microcanal serigrafiado fabricado según el Ejemplo 1 se llenó con fluoresceína 0,1 M, y una tensión de 2 V se aplicó a lo largo de la distancia de 200 µ?t? entre los electrodos, creando una electrólisis acuosa que generó un cambio de pH y dé este modo una acumulación de protones en la proximidad del electrodo. Este cambio inducido de pH hace que la fluoresceína cambie de color, y esto se vigiló mediante microscopía confocal. Como se ha observado en la imagen de microscopía confocal, en la figura 8, la reacción se lleva a cabo específicamente en el electrodo de trabajo (parte superior de la imagen confocal) y la difusión de los productos de reacción dentro del microcanal fue claramente observable.

Deposición de polianilina v perlas superparamagnéticas en microcanales Este ejemplo implica la electropolimerización de un polímero conductor (poli(anilina)), y la deposición electroforética de partículas paramagnéticas en la pared de canal, ambos procesos que se pueden realiza solo si los electrodos funcionales se incorporan dentro del microcanal. El espesor total fue de 254 pm para simular las paredes del microcanal. Una vez impreso un microcanal de una sola capa y una vez cerrada un número diferente de ciclos (2, 5, 10 y 20) los microcanales se ensayaron mediante microscopía y voltimetría cíclica para verificar el crecimiento de la capa de polianilina sobre el electrodo de trabajo. Figura 9. La voltimetría cíclica mostró los picos característicos de poli(anilina), mientras se muestran los resultados de microscopía en la figura 10 a-c. Con dos ciclos, no se observó deposición de polianilina, mientras que después de cinco ciclos la deposición se hizo discernible. El aumento de la cantidad de polímero depositado sobre el electrodo se puede observar comparando los resultados después de 20 ciclos.

La inmovilización de partículas paramagnéticas en el interior de los microcanales se observó en el ESEM. Las partículas se pueden ver depositadas mediante electroforésis sobre el electrodo de trabajo, demostrando la funcionalidad del elemento microfluídico para una deposición selectiva, figura 10d.

Ejemplo 3. Inmovilización y monitorización de patógenos dentro de un microcanal serigrafiado por mediciones de impedancia Mantener las bacterias tan cerca como es posible de la capa activa del electrodo elimina cualesquiera limitaciones de transferencia de masa, y garantiza respuestas rápidas de los electrodos. En algunos casos el uso de volúmenes muy reducidos, en el intervalo del nanolitro [30], eliminó la necesidad de inmovilizar las bacterias cerca de la superficie del electrodo. Aplicar un potencial de signo opuesto e intensidad suficiente sobre la superficie del electrodo debería garantizar la inmovilización irreversible de inmunopartículas paramagnéticas en el interior del microcanal sobre la superficie del electrodo. Las investigaciones llevadas a cabo mostraron una inmunopartícula de potencial zeta de -12 mV; de este modo se aplicó un potencial positivo. Se encontró que los potenciales aplicados de 1 V eran suficientes para garantizar la inmovilización de las inmunopartículas sin comprometer la estabilidad de películas de polianilina, que parecían "permeables" al potencial aplicado, y no impidieron considerablemente las corriente electroquímicas o de inmovilización de partículas sobre la superficie del electrodo.

Se investigó la deposición electroforética de las inmunopartículas mediante procedimientos impedimétricos. Como se puede ver en la figura 11 , el potencial de deposición electroforética para diferentes tiempos, y la presencia o ausencia de bacterias conjugadas con las inmunopartículas, se podía monitorizar impedimétricamente.

La eficiencia de la deposición electroforética se evaluó, y se consideró que tiempos de 15 minutos eran suficientes para conseguir una deposición máxima según las impedancias medidas para cada tiempo.

Se observó que la presencia de bacterias conjugadas con las inmunopartículas aumentaba en gran medida la impedancia medida en el electrodo cuando se comparaba con un electrodo desnudo o con un electrodo con inmunopartículas desnudas. Estas altas señales impedimétricas confirman la inmovilización exitosa de bacterias cerca de la superficie del electrodo mediante inmunopartículas.

Ejemplo 4. onitorización in situ del lisado de células y cuantificación de carga de patógenos La lisis de las bacterias introducidas en el interior del microsistema se llevó a cabo incorporando los componentes de la mezcla de lisado (20% de polietilenglicol, 20% de poliestireno y 2% de polimixina B (% en peso) en PBS) dentro del canal impregnando la tapa superior de la superficie interior del dispositivo microfluídico con la mezcla de lisado. Los experimentos en el exterior del microcanal mostraron que dicha mezcla debería conseguir una lisis total de la carga de bacterias en aproximadamente 15 minutos. La eficiencia de la etapa de lisis se verificó mediante procedimientos impedimétricos no farádicos. La solución usada para llevar a cabo las mediciones de impedancia fue agua miliQ, sin adición de electrolito de soporte o par redox electroquímico. El potencial de equilibrio se estableció entonces como el potencial del circuito abierto del electrodo en contacto con tal solución. En primer lugar la lisis eficiente dentro del canal se verificó con bacterias libres inyectadas dentro del microcanal y se dejaron en contacto con el material de lisado durante 15 minutos. A continuación se llevaron a cabo mediciones impedimétricas no farádicas para soluciones que tienen diferentes concentraciones de bacterias. Como la presencia de bacterias lisadas en el medio aumentó debido a la liberación de componentes intracelulares, con sales e iones entre sí, la resistividad del medio se redujo, véase la figura 12. Este efecto de la resistividad cambiante del medio con diferentes concentraciones de bacterias lisadas (102 - 108 células/ml) se apreció más fácilmente para frecuencias de entre 105 y 104 Hz donde se estabilizaron todas las señales.

Esta medición de la impedancia confirmó la eficiencia de la lisis en el interior del microcanal, y constituyó también un procedimiento alternativo para detectar una alta concentración de células por lisis y medición in situ. Para aumentar la precisión del procedimiento y poder monitorizar con más detalle la lisis en tiempo real, las siguientes mediciones mediante impedancia fueron eléctricas, véase la figura 13. Las bacterias se inmovilizaron sobre la superficie del electrodo por deposición electroforética de las ¡nmunopartículas como se ha descrito anteriormente. La vigilancia en tiempo real de la lisis se llevo a cabo y se comparó respecto de un blanco donde no estaba presente ningún agente lisante en el microcanal. Los resultados mostraron que era posible vigilar y distinguir la lisis de células cerca del electrodo. Los tiempos más allá de los cuales el cambio de impedancia era perceptible coincidieron con los tiempos de lisis completa de aproximadamente 15 minutos medidos sobre las placas de cultivo.

Ejemplo 5. Detección mediante amperímetro de patógenos dentro del microsistema La determinación de carga patógena Salmonella como ejemplo típico de bacteria diana real para la detección se ha explorado [31 , 32], y su detección se ha realizado por impedancia eléctrica y electroquímica así como por otros procedimientos de medición de corriente estándar, incluyendo la detección de fosfatasa alcalina intracelular por la conversión enzimática de p-aminofenol [33, 34].

Se construyó el microsistema basado en la detección electroquímica representado en la figura 14, y se expusieron diferentes cargas a las ¡nmunopartículas que más tarde se inmovilizaron [35] en el interior del microcanal que contiene la mezcla de lisado que liberó los componentes intracelulares. La presencia de fosfatasa alcalina (ALP) actuó como catalizador para la generación in situ de p-aminofenol (PAP) a partir del sustrato ALP p-aminofenol fosfato (PAPh). El PAP generado se oxidó sobre la superficie del electrodo, produciendo p-iminoquinona (PIQ) intercambiando dos electrodos. EL GDQ-PQQ inmovilizado invirtió la PIQ de nuevo a PAP que se oxidó de nuevo sobre la superficie del electrodo, creando un ciclo de amplificación enzimática que generó una señal amperimétrica discernible. Se expusieron diferentes cargas de patógenos a la solución de inmunopartículas y se inyectaron dentro del microcanal; después de la deposición electroforéticas el sobrenadante en el microcanal se sustituyó por una solución que contenía tanto los sustratos para GDH-PQQ como ALP en PBS 0,1 M.

Como se puede ver en la figura 15, la respuesta amperimétrica observada desde el microcanal fue proporcional a la concentración de patógenos principalmente expuestos a las inmunopartículas, y tal respuesta apareció de nuevo a aproximadamente los 15 minutos que se estimaba que tardaba el agente lisante en liberar la fosfatasa alcalina intracelular.

Ejemplo 6. Producción de microcanal serigrafiado funcional De la misma manera que se ha descrito anteriormente para el Ejemplo 2, se produjo un microcanal serigrafiado funcional, que tiene una anchura aproximada de 200 pm y un espesor de 25 pm. Con fines demostrativos, el microcanal se construyó con tinta de carbono como una pared (electrodo de trabajo) y también tinta de carbono como la opuesta (contraelectrodo/electrodo de referencia). Se aplicó una tapa de plástico para extenderse desde y entre las paredes de electrodo para cubrir el microcanal. No se uso ningún sustrato para extender las paredes del microcanal. Véase la figura 16.

Ejemplo 7. Ejemplo de un microcanal serigrafiado multifuncional De la misma manera que se ha descrito para el ejemplo 2, se produjo un microcanal serigrafiado multifuncional. En el microcanal multifuncional se pudieron llevar a cabo funciones independientes o en serie/paralelo. Por ejemplo, en el caso de sistemas de laboratorio en un chip, se introduce la posibilidad de llevar a cabo mediciones de control o múltiples. Con fines demostrativos, se construyó un microcanal de dos funciones en serie con tinta de carbono en forma de una pared (electrodo de trabajo) y tinta Ag/AgCI como la pared opuesta (contraelectrodo de referencia). Una capa de sustrato de plástico revestida con adhesivo por ambos lados se usó para sellar manualmente la parte superior del microcanal. La junta entre el adhesivo y la tinta se selló para fijar el sistema fluídico. Véase la figura 17.

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Claims (16)

REIVINDICACIONES

1.- Un dispositivo microfluídico caracterizado porque comprende: a) un sustrato, b) un par opuesto de depósitos de tinta impresa de capa gruesa para de este modo definir un canal funcional y estructural cuya profundidad se determina mediante el espesor de dichos depósitos de tinta sobre el sustrato que comprende b1) una primera estructura de depósito de tinta que comprende una pluralidad de capas depositadas sobre el sustrato por serigrafía; b2) una segunda estructura de depósito de tinta que comprende una pluralidad de capas depositadas sobre el sustrato por serigrafía y posicionadas para oponerse a dicha primera estructura de depósito de tinta; c) un segundo y posteriores pares de depósitos de tinta como se ha descrito en b) alineados para oponerse entre sí a lo largo de la longitud de los depósitos anteriores para de este modo formar una extensión de dicho canal, y d) una tapa; en el cual dicho sustrato, la primera y la segunda estructuras de depósito de tinta y la tapa forman un microcanal tridimensional definido entre dichas estructuras de depósito de tinta opuestas, dicho sustrato, y dicha tapa dispuesta en la parte superior de dichas primera y segunda estructuras de depósito de tinta.

2 - Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque una o ambas estructuras de depósito de tinta de uno o más pares de estructuras comprenden tinta conductora y forman uno o más electrodos.

3. - Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque una superficie opuesta de dicha primera estructura de depósito de tinta, dicha segunda estructura de depósito de tinta, o ambas estructuras de depósito de tinta de uno o más pares de estructuras se funcionalizan por: a) electropolimerización de un polímero conductor; o b) deposición electroforética de partículas coloidales, o c) deposición electroforética de elementos biológicos o catalizadores; d) deposición por agujas o por chorro de tinta de polímeros, partículas elementos biológicos, o catalizadores. 4. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque dicha primera o dicha segunda estructura de depósito de tinta de uno o más pares de estructuras comprende independientemente partículas de carbono, plata, cloruro de plata, cobre, platino, oro, una tinta modificada que contiene elementos conductores, catalíticos o biológicos, un dieléctrico o una combinación de los mismos. 5. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque a) la anchura de dicho microcanal es de aproximadamente 50, 100 o más micrómetros; o b) el espesor de cada una de dicha primera y dicha segunda estructura de depósito de tinta y los pares de estructuras es de aproximadamente

4-7 micrómetros o más, o c) la altura de dicho microcanal es de aproximadamente 25, 35 o más micrómetros. 6. - Dispositivo según la reivindicación 1 , caracterizado porque dichos pares de estructuras comprenden uno o más miembros que difieren de otro miembro en geometría y/o huella. 7. - Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque dichos pares comprende series de electrodos, y opcionalmente incluyen depósitos de tinta dieléctrica entre los electrodos en la serie. 8. - Dispositivo según la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque cada capa de la pluralidad de capas que forman dicha primera y dicha segunda estructura de depósito de tinta comprende una composición de tinta, y en el cual un motivo de composiciones de tinta en capas que forman cada primera y segunda estructura de depósito de tinta se repite idénticamente en los electrodos de dichas primera y segunda series. 9. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque una o más capas individuales de la pluralidad de capas que forman dicha primera estructura de depósito de tinta o dicha segunda estructura de depósito de tinta difiere en composición de otras capas en la estructura de depósito de tinta. 10. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque dicha pluralidad de capas se deposita sobre el sustrato usando pantallas que tienen dos o más motivos de pantalla diferentes. 11. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado porque dichas estructuras de depósito de tinta son electrodos configurados para llevar a cabo mediciones electroquímicas o para inmovilizar una sustancia. 12. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1-11 , caracterizado porque dichas estructuras de depósito de tinta son electrodos configurados para inmovilizar un elemento biológico. 13.- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque dichas estructuras de depósito de tinta son electrodos configurados para determinar la concentración de un analito en una muestra. 14. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1-13, caracterizado porque dicha pluralidad de capas es de al menos 5 capas. 15. - Dispositivo microfluídico según cualquiera de las reivindicaciones 1-14, caracterizado porque dicha pluralidad de capas es de 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 o 12 capas. 16. - Un procedimiento para fabricar el dispositivo microfluídico según cualquiera de las reivindicaciones 1-15, caracterizado porque comprende: a) un par opuesto de depósitos de tinta impresa de capa gruesa para de este modo definir un canal funcional y estructural cuya profundidad se determina mediante el espesor de dichos depósitos de tinta sobre el sustrato que comprende a.1) depositar una pluralidad de capas de una tinta sobre un sustrato usando impresión de capa gruesa para formar una primera estructura de depósito de tinta; a.2) depositar una pluralidad de capas de una tinta sobre un sustrato usando impresión de capa gruesa para formar una segunda estructura de depósito de tinta posicionada para oponerse a dicha primera estructura de depósito de tinta; y; b) un segundo y posteriores pares de depósitos de tinta usando impresión de capa gruesa como se ha descrito en a) alineados para oponerse entre sí a lo largo de la longitud de los depósitos anteriores para de este modo formar una extensión de dicha canal; y c) disponer una tapa en la parte superior y entre dichas primera y segunda estructuras de depósito de tinta para de este modo formar un microcanal definido entre dichas estructuras opuestas de depósito de tinta, dichos pares posteriores, dicho sustrato y dicha tapa.