ESCUELA DE DOCTORADO

 
Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá
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MINIATURIZED IMMUNOSENSORS AND INNOVATIVE MOTOR-BASED (BIO-)SENSING STRATEGIES FOR ANALYTICAL APPLICATIONS
Autor/aJodra Aparicio, Juan Adrian
DepartamentoQuímica Analítica,quím.física e Ing.quím
Director/aEscarpa Miguel, Jesús Alberto
Codirector/aLópez Gil, Miguel Ángel
Fecha de defensa15/12/2017
CalificaciónSobresaliente
ProgramaQuímica (RD 99/2011)
Mención internacionalSi
ResumenEn esta Tesis Doctoral, se han desarrollado inmunosensores miniaturizados y estrategias innovadoras basadas en motores para el biosensado en aplicaciones analíticas centradas en los campos agroalimentario y clínico. El desarrollo de nuevas tecnologías y metodologías para solucionar problemas analíticos y reales es un aspecto clave y exigente en el campo de la química analítica, tendiendo actualmente a realizar análisis sencillo, fácil manejo, miniaturizado, portátil e in situ. En este sentido, los biosensores conforman herramientas analíticas excelentes debido a la sensibilidad y la selectividad reconocidas, junto con su miniaturización inherente. Por otro lado, las metodologías analíticas basadas en nanotecnología, donde los nanomateriales y motores actúan de forma especial, constituyen instrumentos innovadores, prometedores e interesantes para analizar en diferentes áreas. Estos motores, los cuáles se mueven autónomamente a través de energía obtenida de una reacción química en una de las más conocidas variedades, permiten una estrategia de biosensado, la cual depende del movimiento continuo a través de muestras complejas relacionadas con distintas interacciones biomoleculares, llamadas ¿al vuelo¿. Tal movimiento a lo largo de la muestra ayuda a la interacción con el analito generando un nuevo paradigma en la química analítica. Dentro del campo de la química analítica, el análisis de comida es uno de los más importantes temas. Teniendo en cuenta el riesgo en seguridad alimentaria debido a la presencia de amenazas en la comida y productos derivados, existe una necesidad real de desarrollar métodos nuevos capaces de detectar estos productos perjudiciales, y así, asegurar la seguridad de los consumidores. De este modo, el análisis de micotoxinas, metabolitos secundarios tóxicos producidos por hongos, es especialmente relevante debido a los efectos negativos provocados en la salud humana y animal. En consecuencia, siguiendo el objetivo de conservar la seguridad alimentaria, nuevos procedimientos basados en biosensores y metodologías en motores para mejorar los actuales trabajos y explorar otros modos de actuación han significado la principal inspiración para esta tesis doctoral. De este modo, dos inmunosensores basados en partículas magnéticas (como soporte de la reacción inmunológica), usando anticuerpos como elemento de bioreconocimiento. La metodología inmunoanalítica competitiva, va seguida de una reacción enzimática (dada por la peroxidasa de rábano picante) con un sustrato enzimático (peróxido de hidrógeno) y un mediador electroquímico (hidroquinona). Una vez, desarrollados los inmunosensores, se evaluaron analíticamente, incluído con un material de referencia certificado para las Fumonisinas. Además, se realizó un protocolo de calibrado y análisis simultáneo que simplifica las laboriosas metodologías de calibrado. Por otro lado, los micromotores basados en grafeno permiten su utilización como sensores móviles. Aprovechando sus características, la detección de Fumonisina B1 mediante el apagamiento de la fluorescencia de un fluoróforo unido a un aptámero selectivo para Fumonisina B1. De esta manera, el aptámero, que no reconoce a ninguna Fumonisina B1, se une por interacción ¿¿¿ al grafeno, apagando la fluorescencia del fluoróforo. Así, durante la estancia en Estados Unidos, se construyó un motor con una aleación de Cu-Pt, la cuál permite un retraso en la iniciación del movimiento. Este retardo puede controlarse mediante el propio combustible (H2O2) o las condiciones del medio.