Nanoestructuración de electrodos serigrafiados de oro para la transducción en genosensores con marcas directas

Abstract

Una de las tendencias más acusadas dentro de la Ciencia en general y de la Química Analítica en particular, es sin duda la miniaturización de todos los dispositivos. Dentro de este contexto, los electrodos serigrafiados han sufrido un gran auge en los últimos años por sus enormes ventajas, entre las que cabe destacar su bajo coste o su carácter desechable. Entre los materiales que pueden serigrafiarse, las tintas de carbono han sido las de uso más extendido. Sin embargo, el oro es un material electródico muy ventajoso que resulta muy adecuado para el desarrollo de biosensores por sus posibilidades de inmovilización de material biológico. Dado que la sensibilidad es un parámetro de gran importancia en el ámbito analítico, se pretenden mejorar las prestaciones de los dispositivos serigrafiados con el empleo de nanomateriales como nanotubos o nanofibras de carbono y/o nanopartículas de oro que pueden ser generadas in situ electroquímicamente. Estos nanomateriales conductores pueden mejorar la transferencia de carga de la molécula electroactiva así como incrementar las posibilidades de inmovilización de determinadas especies. Después de haber llevado a cabo la caracterización de electrodos serigrafiados de oro fabricados sobre distintos soportes, lo que constituyó la Memoria de Tesis de Licenciatura, en esta Memoria de Tesis Doctoral se recoge la optimización de todas las etapas involucradas en el desarrollo de un sensor electroquímico de ADN que utiliza marcas electroactivas directas (como azul de metileno) y que está basado en la nanoestructuración de electrodos serigrafiados de oro como elemento transductor. A continuación, y de una manera más concreta, se resumen las etapas llevadas a cabo: - Dispersión de las estructuras nanométricas. La modificación de los electrodos serigrafiados con nanotubos de carbono implica la puesta en disolución de éstos últimos. Debido a la mala solubilidad en la mayoría de disolventes comunes, fue llevado a cabo un estudio exhaustivo en agentes dispersantes de diferente naturaleza. Además se estudió el efecto de los agentes en el comportamiento electroquímico del azul de metileno. - Estudio del efecto de la nanoestructuración sobre el comportamiento analítico de diferentes especies: aniónicas, catiónicas y neutras. - Evaluación y comparación de dos diseños de sensores duales o bisensores serigrafiados de oro con diferente simetría y que contienen dos electrodos de trabajo elípticos dispuestos en perpendicular y en paralelo con la tarjeta. Con este tipo de dispositivo sería posible la realización de varios ensayos simultáneamente. - Mejora de la sensibilidad de la detección de la biomarca azul de metileno optimizando para ello una serie de etapas involucradas tanto en la nanoestructuración de las superficies electródicas como en la etapa de detección. - Desarrollo del sensor de hibridación. Éste involucra una serie de etapas como la elección de la hebra detectora entre una serie de secuencias oligonucleotídicas de diferente longitud y enlazadas covalentemente a azul de metileno en uno o dos de sus extremos, la evaluación de las distintas posibilidades de diseño incluyendo la realización de una etapa de bloqueo para evitar adsorciones inespecíficas, así como la optimización de parámetros como el tiempo y la temperatura de inmovilización, bloqueo e hibridación. - Evaluación del uso de nuevas marcas electroactivas (como los ácidos cafeico y ferúlico) covalentemente enlazadas a hebras sencillas de ADN con el fin de sustituir al azul de metileno y evitar las adsorciones inespecíficas surgidas.