Modifications of Graphene Prepared by Chemical Vapor Deposition for Diagnostic Applications

Abstract

El grafeno es un alótropo de carbono que ha demostrado tener excelentes propiedades electrónicas, mecánicas y térmicas. Gracias a ello, tiene un gran potencial en campos como biomedicina o electrónica. Entre sus distintos derivados, el grafeno crecido por deposición química de vapor (CVD) y transferido sobre superficie, ha demostrado ser un material idóneo para este tipo de aplicaciones debido a su elevada conductividad, carácter ambipolar de efecto campo, y una relación calidad/coste de producción conveniente. Sin embargo, la investigación del grafeno aún está en sus inicios y es necesaria una alta reproducibilidad de sus resultados para la futura comercialización y estandarización de los dispositivos de grafeno. Para ello, en esta tesis se ha desarrollado un protocolo de limpieza posterior al proceso de litografía con el fin de eliminar los residuos poliméricos de dicho proceso y obtener el mejor rendimiento electrónico. Además, la implementación de capacidades sensóricas sobre dispositivos electrónicos como los transistores de grafeno permite el desarrollo de herramientas para diagnóstico y tratamiento de diversas condiciones neurológicas como epilepsia o Parkinson. Con este propósito, el grafeno ha sido modificado covalentemente vía una adición radicalaria siguiendo diferentes estrategias compatibles con el diseño del dispositivo, con el fin de anclar los bio-receptores de interés. Como prueba de concepto, el sistema descrito se usó con un aptámero selectivo para trombina, demostrando resultados prometedores.Así mismo, se demostró por primera vez el uso del grafeno CVD en espectrometría de masas MALDI-TOF gracias a su capacidad de ionización/desorción. En concreto, se ha desarrollado un sistema compuesto por diferentes azucares modificados sobre grafeno como herramienta diagnóstica para la detección de proteínas. En este dispositivo se usó el grafeno como superficie asistente para la ionización/desorción láser en espectrometría de masas que, combinado al carácter conductor del grafeno, ha permitido reemplazar ITO como material de soporte y trabajar en condiciones de ausencia de matriz.