Biosistemes analítics integrats per a aplicacions industrials i mediambientals

• Autores: Xavier Llopis Gonzàlez
• Directores de la Tesis: Salvador Alegret Sanromà (dir. tes.), Julián Alonso Chamarro (dir. tes.), Arben Merkoçi (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2016
• Idioma: catalán
• Tribunal Calificador de la Tesis: Jordi Bartrolí i Molins (presid.), Cecilia Jimenez Jorquera (secret.), Javier Saurina Purroy (voc.)
• Materias:
  • Química
    • Química analítica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TESEO  DDD 
• Resumen

  • En el marc d’aquesta tesi s’han desenvolupat tres biosistemes analítics integrats que mostren: 1) la millora substancial que suposa realitzar un procés d’integració, encara que aquest sigui parcial, en el rendiment analític de les metodologies proposades; 2) com la miniaturització, en diferents graus, permet augmentar de forma significativa la robustesa, la sensibilitat o la selectivitat dels sistemes proposats; i 3) noves solucions a la problemàtica comuna dels biosensors i biosistemes analítics consistent en la pèrdua d’activitat de l’element biològic. El primer treball descriu la construcció d’un biosensor amperomètric per a glucosa basat en un biocompòsit de grafit i resina epoxi. L’enzim glucosa oxidasa (GOD) i la sal orgànica conductora tetratiafulvalé-tetracianoquinodimetà (TTF·TCNQ) s’incorporen al compòsit per formar un biosensor renovable. S’avaluen diferents proporcions grafit/TTF·TCNQ/GOD per tal d’optimitzar el sensor pel que fa a les seves prestacions analítiques i posteriorment integrar-lo en un sistema d’anàlisi per injecció en flux (FIA), amb una cel·la dissenyada especialment a tal efecte. Els millor resultats en la determinació de glucosa en begudes refrescants s’obtenen amb una composició de 5% de GOD, 76% de polímer, 9.5% de grafit i 9.5% de TTF·TCNQ. El segon treball descriu el disseny, construcció i avaluació d’un analitzador miniaturitzat basat en la tecnologia de ceràmiques verdes (Low temperature co-fired ceramics, LTCC) per a la determinació de pesticides, que integra una etapa de pretractament mitjançant dos mescladors tridimensionals i un sistema de detecció amperomètrica per mesurar el producte de una reacció d’inhibició enzimàtica. El sistema de detecció s’integra de forma monolítica a la plataforma de fluídica, i consisteix en dos làmines de platí com a elèctrodes de treball i auxiliar, i d’un elèctrode de referència serigrafiat. El sistema és caracteritzat i avaluat satisfactòriament per la determinació de carbofuran a nivell nanomolar. Per últim, es descriu un mètode ultrasensible per determinar toxicitat deguda a pesticides en un lab-on-a-chip de vidre mitjançant la inhibició de l’enzim acetilcolinesterasa immobilitzat sobre partícules magnètiques. S’optimitzen la introducció de forma reproduïble d’una quantitat controlada de partícules modificades amb l’enzim al canal del xip i la seva captura en una zona determinada mitjançant l’ús d’un camp magnètic extern. Aquest procediment permet de forma fàcil i altament reproduïble la renovació del material biosensor després de cada determinació. S’avaluen o optimitzen el potencial de treball per a la detecció selectiva de tiocolina en un elèctrode platí, la reproductibilitat i sensibilitat en la detecció de tiocolina, el voltatge del flux electroosmòtic i el temps de la reacció d’inhibició. S’aconsegueix la determinació del pesticida carbofuran (un dels pesticides carbamats més tòxics) a nivell nanomolar.