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Desarrollo y Caracterización de Sensores Químicos de Estado Sólido para Aplicaciones Biomédicas

by Zine, Nadia

Abstract (Summary)
El trabajo realizado para la tesis se ha centrado en el desarrollo y el estudio de multi-sensores químicos basados en silicio para aplicaciones biomédicas. Dicho trabajo se divide en tres partes: En la primera parte se han fabricado sensores de silicio basados en transistores de efecto de campo sensibles a iones (ISFET). El dispositivo tiene forma de aguja e incluye dos sensores ISFETs, un pseudo-electrodo de referencia de platino y un sensor de temperatura basado en una resistencia de platino. Los ISFETs se han caracterizado eléctricamente como transistores MOSFET y químicamente como sensores de pH, con resultados satisfactorios, lo que ha demostrado la viabilidad de las tecnologías de fabricación. Se han desarrollado MEMFETs selectivos al ión potasio depositando sobre el ISFET una membrana polimérica de PVC que contiene la valinomicina como ionóforo. Los sensores mostraron una respuesta de 50 mV/década aproximadamente, en un rango de actividad del ión K+ que va desde 10-4 M hasta 10-1 M. Debido a su gran volumen, el electrodo de referencia estándar no es práctico para trabajar con ISFETs. Por ello se ha estudiado la realización de medidas diferenciales utilizando además del MEMFET de potasio, un ISFET de referencia (REFET) y el pseudo electrodo de platino integrado en el dispositivo permitiendo así la substitución del electrodo de referencia. El REFET se ha fabricado depositando una membrana polimérica de PVC inerte. Para mejorar la adherencia de la membrana a la superficie del REFET se ha realizado un proceso de silanización de la superficie, consistente en modificar químicamente la superficie del dieléctrico, de modo que se crean enlaces mediante los cuales la membrana queda bien adherida al dispositivo. Se ha caracterizado también el sensor de temperatura basado en una resistencia de platino integrado en la aguja. Los resultados obtenidos son muy lineales y repetitivos, con un valor del coeficiente de temperatura de la resistencia TRC de 2687?3 ppm/C. En la segunda parte de la tesis, se han desarrollado microelectrodos de estado sólido sensibles al ión hidrógeno en forma de aguja de silicio, basados en membranas poliméricas, utilizando como ionóforos el Chromoionoforo I (ETH 5294) y el Tri-n-dodecilamino (TDDA). Se ha depositado sobre los microelectrodos de platino un nuevo material polimérico conductor; el polipirrol dopado con el anión cobaltabisdicarballuro [3,3-Co(1,2-C2B9H11)2]- mediante la técnica de electropolimerización. Este polímero actúa como capa intermedia entre el platino y la membrana. El empleo de esta etapa intermedia aumenta considerablemente la adherencia de la membrana PVC sobre la superficie del transductor y por tanto el tiempo de vida. Las características de respuesta de los microelectrodos son muy satisfactorias. Los dispositivos presentan una sensibilidad nernstiana en un rango de respuesta amplio (pH 3.5-11.0). Los coeficientes de selectividad potenciometricos obtenidos ponen de manifiesto la buena selectividad de los microelectrodos al ión hidrógeno en presencia de iones como potasio, sodio y litio. La ultima parte de este trabajo ha sido dirigida a la búsqueda de soluciones a dificultades que han sido encontradas en la utilización química de los MEMFETs sensibles al ión K+. En este sentido, se ha estudiado la modificación del óxido de silicio utilizado en la puerta del ISFET con el fin de variar su selectividad a iones específicos. Para ello se han fabricado estructuras capacitivas sensibles al ión potasio utilizando membranas inorgánicas basadas en la técnica de implantación iónica del ión aluminio y potasio en el oxido de silicio. Las estructuras han sido caracterizadas mediante la técnica capacidad-tensión (C-V) a alta frecuencia. Las características de respuesta obtenidas tanto en cuanto a sensibilidad como a selectividad han sido aceptables y comparables con las halladas en la bibliografía.
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Bibliographical Information:

Advisor:Bausells Roigé, Joan

School:Universitat Autónoma de Barcelona

School Location:Spain

Source Type:Master's Thesis

Keywords:403 departament de quimica

ISBN:

Date of Publication:04/08/2005

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