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Bottom-up surface engineering for the construction of (bio) sensoring systems: design strategies and analytical applications

by Nassef, Hossam Metwally

Abstract (Summary)
Resumen El trabajo descrito en la presente tesis ha sido organizado en capitulos en los que se detallan diferentes artículos publicados, enviados para su publicación o en preparacion en los cuales esta basada la tesis. El Capitulo 1 es una introducción en la que se presenta el estado del arte del tema y los objetivos de la tesis. En los Capítulos 2 a 4 se evalúan las propiedades electrocatalíticas de diferentes mediadores (hidracina, NADH y ácido ascórbico) que podrían ser utilizados en reacciones de reciclado de substratos enzimáticos en estrategias de amplificación de señal en biosensores. La hidracina es usada como antioxidante y agente reductor, el NADH es fundamental para el funcionamiento de oxidorreductasas y deshidrogenasas y el ácido ascórbico (AA, vitamina C) es de gran importancia como antioxidante. Las propiedades electrocatalíticas de monocapas de o-aminofenol (o-AP) en superficies de carbón vítreo fueron empleadas en la caracterización electroquímica de estos mediadores con el objetivo de seleccionar el mediador más adecuado. Para ello se determinaron diferentes parámetros cinéticos asociados empleando voltametría cíclica e hidrodinámica, así como cronoamperometría y cronocoulometría de doble potencial, siendo el acido ascórbico es mas adecuado en términos de coste, respuesta electroquímica y estabilidad. Teniendo en cuenta estas propiedades del AA, se decidió explorar otras posibles aplicaciones clínicas y en análisis de alimentos de este sistema. En primer lugar se estudio la determinación de acido úrico en presencia de AA, el cual coexiste en diferentes fluidos biológicos y se estudió su determinación en muestras reales de orina (Capítulo 4). En los Capítulos 5 y 6 se detalla la utilización de electrodos desechables modificados con o-AP fabricados con la técnica de screen-printing en la determinación de AA de ácido ascórbico en una amplia variedad de frutas y vegetales frescos y zumos comerciales. La selectividad, reproducibilidad y estabilidad de estos electrodos fueron también estudiadas. En la segunda parte de la tesis se evalúan diferentes estrategias para la inmovilización de anticuerpos para la construcción de inmunosensores. Estas estrategias consisten en la deposición de los anticuerpos en superficies de oro mediante autoensamblaje de compuestos tiolados o la electrodeposición de sales de diazonio. En el Capítulo 7 se compara el uso de dos compuestos ditiolados para la modificación de superficies de oro. Estos compuestos se emplearon para la inmovilización de anticuerpos en la construcción de un inmunosensor electroquímico para la detección de gliadina en muestras reales. El Capítulo 8 es la continuación del trabajo anterior y está basado en la adsorción espontánea de fragmentos de anticuerpos o anticuerpos tiolados en superficies de Au para la detección de gliadina. Para ello se compararon las respuestas amperométricas de ambos sistemas, observándose una excelente sensibilidad en el caso de los fragmentos de anticuerpos, asi como una mayor estabilidad (hasta 60 dias a 4ºC) de este sistema. En el Capítulo 9, se estudia una alternativa consistente en la electrodeposición de sales de diazonio conjugadas a anticuerpos. Para ello se estudiaron diferentes métodos de deposicion (electroquímicos o adsorción espontánea), siendo la deposición empleando voltametría ciclica la más adecuada. Sin embargo, esta metodología requirió de un gran número de pasos de lavado para la eliminaciñon de compuestos adsorbidos no específicamente. A pesar de esto, el anticuerpo inmovilizado mostró una buena afinidad hacia la gliadina al ser evaluada por amperometría con una excelente especificidad. El Capítulo 10 consiste en las conclusiones generales y un plan de trabajo para el futuro. De forma general, este trabajo ha contribuido significativamente a la culminación de una estrategia que evita pasos de lavado y de adición de reactivo en el diseño de inmunosensores. Para ello se la seleccionado el mediador más adecuado para coencapsulación con fosfatasa alcalina en liposomas para la regeneración de sustratos inmovilizados en superficies, lo cual facilita su reciclado, así como incrementa la sensibilidad y disminuye los limites de detección. Paralelamente, se han estudiado diferentes superficies para la inmovilización de anticuerpos consistentes en la deposición de los anticuerpos y sus fragmentos en superficies de oro mediante autoensamblaje de compuestos tiolados o la electrodeposición de sales de diazonio. Se propone en el futuro combinar ambas estrategias en la construcción de plataformas inmunosensoras de fácil operatividad y ultrasensibles.
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Bibliographical Information:

Advisor:Fragoso Sierra, Alex ; OSullivan, Ciara

School:Universitat Rovira i Virgili

School Location:Spain

Source Type:Master's Thesis

Keywords:departament d enginyeria química

ISBN:

Date of Publication:04/24/2009

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