Monolithically integrated polymeric Lab-on- (Bio)Chips with photonic/electrochemical detection

• Autores: Bergoi Ibarlucea Canton
• Directores de la Tesis: Andreu Llobera Adan (dir. tes.), M. del Mar Puyol Bosch (dir. tes.), Cesar Fernandez Sanchez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2013
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Julián Alonso Chamarro (presid.), Xavier Muñoz Berbel (secret.), Jörg Zutter (voc.)
• Materias:
  • Química
    • Química analítica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  DDD 
• Resumen

  • En esta Tesis de Doctorado se han desarrollado sistemas lab-on-a-chip (LOC) funcionalizados de bajo coste para su uso como herramientas analíticas en aplicaciones medio ambientales y biomédicas. Inicialmente se exploró el potencial de LOCs fotónicos (PhLOC) previamente definidos en nuestro grupo, como sistemas en análisis. Se aplicaron sistemas microfluídicos de Reflexión Interna Múltiple (MIR) fabricados en polímeros de bajo coste, como polydimetilsiloxano (PDMS), siguiendo un procedimiento rápido de fabricación, en la detección de diferentes analitos (células e iones de metales pesados) y su funcionamiento se comparó con el de otras técnicas analíticas más convencionales. Para dotar de selectividad a los PhLOCs se desarrollaron y compararon diferentes protocolos de modificación de superficies para la inmovilización de proteínas en los materiales poliméricos utilizados para la fabricación de estos sistemas. Estos métodos mantienen inalteradas las propiedades ópticas y estructurales del material. Se utilizó la peroxidasa de rábano (HRP) como proteína modelo para estos estudios, y las superficies biofuncionalizadas resultantes se testaron mediante la medición de la actividad enzimática en la reacción de reducción de peróxido de hidrógeno en presencia del mediador redox 2,2’azino-bis (3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), cuyo producto enzimático de color verde pudo ser detectado mediante medidas de absorbancia. Se midió la robustez del proceso de inmovilización mediante la medida de la actividad del HRP durante un periodo superior a un mes. Finalmente, se añadieron nuevos componentes fluídicos y funcionalidades a los PhLOCs previamente aplicados para mejorarsu desempeño. Estructuras microfluídicas tales como mezcladores biofuncionalizados (actuando en consecuencia como reactores) se integraron monolíticamente con el MIR, dando lugar a un PhLOC con mejores prestaciones analíticas. Estos nuevos elementos disminuyeron el tiempo de análisis y el volumen de muestra y reactivo. Con la integración de una celda electroquímica de oro en el substrato, se desarrolló un LOC con lectura de medida dual (DLOC), que permitió la transducción simultánea óptica y electroquímica e hizo el sistema desarrollado autoverificable, mejorando así su fiabilidad. Se mostró el potencial de este DLOC mediante el desarrollo de una herramienta analítica para la medida de glucosa. Se inmovilizaron glucosa oxidasa (GOx) y HRP siguiendo el protocolo desarrollado en esta Tesis y se aplicaron como receptores específicos para la detección de glucosa basada en una reacción enzimática en cascada utilizando el mediador redox ABTS. Como estudio adicional, se testó la aplicabilidad del protocolo de funcionalización en diferentes polímeros y también se llevó a cabo la inmovilización de componentes biológicos diferentes a enzimas.