Desarrollo de materiales magnéticos amorfos de base cobalto para su aplicación biomédica utilizando el efecto de magnetoimpedancia gigante

Abstract

El objetivo de esta tesis es el desarrollo de materiales magnéticos para su utilización en biosensores basados en el efecto de la magnetoimpedancia (MI), tanto para detectar el campo magnético producido por marcadores magnéticos, como para el estudio de biofluidos en ausencia de marcadores. Con este fin, la optimización de las propiedades de cintas de base cobalto para dichas aplicaciones fue la parte principal de este trabajo, por ello se caracterizaron tanto estructural como magnéticamente las cintas en su estado amorfo o nanocristalino. En los estudios del efecto MI se siguió una metodología específica con el fin de estudiar sistemáticamente el efecto en estos materiales: medidas en función de amplitud y frecuencia de la corriente de excitación, amplio rango de campos magnéticos y desarrollo de modelos numéricos para la evaluación de los resultados experimentales. Las composiciones escogidas están basadas en CoFeBSi ya que muestran un efecto de MI alto, a las cuales se les ha añadido Cromo para estudiar su influencia en la biocorrosión cuando la cinta está en presencia de biofluidos con diferentes pH. De este estudio se concluyó que las cintas sin Cromo son candidatas para ser usadas como elementos sensitivos de biosensores en ausencia de marcadores. Por lo que se estudió el cambio de MI como consecuencia de la exposición de estas cintas a biofluidos de modelo (acido ortofosfórico y orina humana) y se propuso un prototipo biosensor de MI basado en el cambio de la anisotropía efectiva de la cinta debido a la modificación superficial de la misma al exponerla a biofluidos. Las cintas con Cromo, exhibieron estabilidad en presencia de todo tipo de fluidos. Por lo tanto, se escogieron para la detección de nanopartículas magnéticas de Fe304 introducidas dentro de células HEK-293 (células embrionarias de riñón humano) por fagocitosis. Se comprobó que la señal de MI refleja la presencia de las nanopartículas dentro de las células portadoras.