Enzymatic modulation of nanomaterials and its application to biosensing

Abstract

La creciente demanda de dispositivos para la detección y monitorización de sustancias bio(químicas) ha llevado al estudio y desarrollo de nuevas plataformas para cubrir estas necesidades. En el ámbito de la salud, los biosensores representan la herramienta más sensible y eficaz con una amplia variedad de aplicaciones, sobre todo para su uso en el punto de medida (point-of-care). Estos dispositivos deben ser robustos, portables, sensibles y de fácil manejo. Entre las diferentes metodologías, los inmunoensayos son los más utilizados por su sensibilidad y selectividad frente a un gran número de biomarcadores de interés médico. A pesar de los ejemplos en el mercado basados en flujo lateral, todavía su integración en plataformas portables y el incremento de la sensibilidad no se han conseguido satisfactoriamente. Para abordar esta problemática, en la presente tesis doctoral se propone el estudio de la amplificación de la señal mediante el uso de reacciones enzimáticas, y su integración en una plataforma microfluídica para la fabricación de un inmunosensor fotoelectroquímico como plataforma ¿lab-on-a-chip¿. Por un lado, se estudiaron diferentes estrategias de detección y amplificación de la señal mediante la modulación enzimática de nanopartículas de sulfuro de plata y sulfuro de cadmio. Aquí, se desarrollaron tres sistemas enzimáticos para la detección de analitos de interés mediante fotoelectroquímica, fluorescencia, absorbancia y electroquimioluminiscencia. Se seleccionó la fotoelectroquímica como método de detección debido a las ventajas en cuanto a facilidad de integración en sistemas portables y alta sensibilidad. Por otro lado, se estudiaron diferentes métodos de inmovilización de anticuerpos en poliestireno para mejorar la orientación y el proceso de biorreconocimiento. Estos sustratos son transparentes y permiten su uso en dispositivos donde esté involucrada la luz. Finalmente, se diseñó una plataforma microfluídica donde se integró el poliestireno seleccionado y los electrodos serigrafiados de carbono. La validación del dispositivo se realizó mediante la ejecución del inmunoensayo acoplado al sistema de amplificación de señal enzimática para la posterior detección fotoelectroquímica.