Implementación y desarrollo de biosensores amperométricos en el ámbito biomédico

  1. Miriam Isabel Martín Hernández
Supervised by:
  1. José Luis González Mora Director
  2. Pedro Ángel Salazar Carballo Director

Defence university: Universidad de La Laguna

Year of defence: 2015

Committee:
  1. Agustín Rodríguez González-Elipe Chair
  2. Javier Hernández Borges Secretary
  3. Jesús Llabrés Olmo Committee member
Department:
  1. Ciencias Médicas Básicas

Type: Thesis

Abstract

En la presente memoria de tesis doctoral se han desarrollado biosensores nanoestructurados basados en el empleo de nanopartículas magnéticas (NPMs) modificadas con polidopamina (pDA). Los procesos de síntesis, modificación y construcción de los dispositivos electroquímicos han sido evaluados convenientemente y han permitido valorar la eficiencia y la aplicabilidad de los dispositivos ensayados. El método de síntesis de las NPMs empleado (co-precipitación química a partir de una disolución de sales de Fe3+/Fe2+ en condiciones alcalinas) ha resultado ser un método conveniente y adecuado para la síntesis de las NPMs. La simplicidad del método de síntesis y la capacidad de preparar gran cantidad de NPMs ha resultado beneficiosa para el desarrollo de esta tesis. El tamaño, estructura, comportamiento magnético y composición de fase de las NPMs ha podido ser estudiado mediante técnicas de caracterización de materiales, tales como: SEM, TEM, XPS, XRD, AFM, análisis térmico, estudio de la susceptibilidad magnética, técnicas espectroscópicas, etc. La polimerización de la polidopamina se ha realizado introduciendo una cierta cantidad de NPMs en una disolución de dopamina en condiciones ligeramente alcalinas dando una configuración híbrida tipo core-shell (núcleo-cáscara): NPMs@pDA. La derivatización y composición de las NPMs modificadas fue estudiada mediante las técnicas instrumentales anteriormente comentadas. Se ha prestado especial atención al tiempo de polimerización que afecta al grosor de la capa polimérica y al estado de oxidación de la misma. De este modo se ha demostrado que mediante un proceso de oxidación térmica es posible incrementar cantidad de grupos reactivos (quinonas) en la superficie del polímero e incrementar la cantidad de material retenido en superficie. Las NPM@pDA se han utilizado como sustrato de inmovilización de material biológico (enzimas y anticuerpo) y se han empleado en el desarrollo de biosensores enzimáticos amperométricos de primera y segunda generación para detectar peróxido de hidrógeno, glucosa y compuestos fenólicos. A su vez, han sido empleadas como magnetoinmunoplataformas para la determinación de Legionella neumophila. El beneficio del empleo de superficies nanoestructuras modificadas con polidopamina ha quedado demostrado al estudiar diferentes configuraciones y los principales parámetros, cinéticos, electroquímicos, y analíticos. Los cálculos de la relación señal/ruido, sensibilidad, selectividad, intervalos de linealidad y los límites de detección y cuantificación para los compuestos estudiados han demostrado la aplicabilidad de los dispositivos ensayados. Finalmente, se ha estudiado la respuesta de los biosensores desarrollados en condiciones próximas a las reales, prestando especial atención a los fenómenos de interferencia, y comparando los resultados con métodos estándares.