Diseño, caracterización y aplicación de estructuras integradas de nanopartículas y biomoléculas para el desarrollo de biosensores

• Autores: Bracamonte, María Victoria
• Año de publicación: 2012
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Ferreyra, Nancy Fabiana; Veglia, Alicia Viviana; Longhi, Marcela Raquel; Rivas, Gustavo Adolfo; Battaglini, Fernando
• Materia: Quitosano; Plasmón; Polietilenimina; Multicapas Autoensambladas; Biosensores; Nanopartículas
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Dr. en Ciencias Químicas)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2012.
Fil: Bracamonte, María Victoria. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
La construcción de estructuras supramoleculares, conteniendo nanopartículas metálicas y moléculas bioactivas funcionales, ha sido estudiada para lograr materiales aplicables en diversas áreas como diagnóstico molecular, terapéutica, biología molecular, bioingeniería, biotecnología y química analítica, entre otras. Las nanopartículas presentan notables propiedades químicas, electrónicas, ópticas y magnéticas marcadamente diferentes de las mostradas por los materiales masivos de igual naturaleza química. El alto porcentaje de átomos en la superficie de las nanopartículas le otorga propiedades electro-catalíticas muy atractivas para el desarrollo de dispositivos eléctricos y para su aplicación en catálisis molecular, sensores y biosensores. En este trabajo de tesis se construyeron y caracterizaron estructuras tridimensionales formadas por autoensamblado electrostático de polímeros, nanopartículas de oro y biomoléculas con el objetivo de lograr transductores electroquímicos aptos para el desarrollo de biosensores. Se empleó quitosano cuaternario, polietilenimina de bajo y alto peso molecular y polietilenimina modificada con ferroceno. Se evaluó la adsorción de nanopartículas de oro sobre superficies modificadas con los polímeros anteriormente mencionados y se estudió la influencia de distintas variables experimentales, como concentración de los polielectrolitos, tiempo de adsorción, fuerza iónica y pH de las soluciones en el cubrimiento y distribución superficial de las nanopartículas. Se caracterizaron las propiedades ópticas, electroquímicas y estructurales de dichos sistemas. Los resultados obtenidos demostraron que la adsorción de las nanopartículas está determinada por la naturaleza, densidad de carga y conformación superficial de la capa de polímero previamente adsorbida. La caracterización electroquímica de los sistemas demostró que la incorporación de las nanopartículas a la estructura modifica la reactividad superficial y las constantes de transferencia de carga aparente. A partir del análisis sistemático de los resultados obtenidos, se determinaron las condiciones experimentales óptimas para la preparación de multicapas autoensambladas Xl Resumen y palabras claves de policationes y nanopartículas y se evaluó el efecto de la incorporación de las mismas en los procesos de transferencia de carga y la masa de la biomolécula depositada. Se incorporó la enzima glucosa oxidasa como modelo para la preparación de biosensores y se evaluó la respuesta analítica de las arquitecturas. Mediante técnicas ópticas y acústicas se demostró la interpenetración de capas y el acoplamiento de los plasmones superficiales entre nanopartículas de diferentes estratos. Los resultados obtenidos por métodos electroquímicos demostraron que esta característica favorece el acoplamiento electrónico y el hopping de electrones que permite la transferencia de carga a especies electroactivas, aún a distancias donde la probabilidad túnel es nula. Por medio de microbalanza de cristal de cuarzo y espectroscopia de resonancia de plasmón superficial se caracterizó la adsorción de enzimas sobre las plataformas de polímeros y nanopartículas. Se correlacionaron las respuestas enzimáticas con la concentración superficial de las proteínas. Se compararon los parámetros analíticos de sistemas análogos sin nanopartículas. En todos los casos, la respuesta electroquímica fue mayor en estructuras con nanopartículas. Sobre la base de la caracterización realizada, se concluyó que este incremento está asociado al aumento de la capacidad de transducción electroquímico lograda por las nanopartículas. Los capítulos a continuación proporcionan una descripción detallada de la investigación realizada. El capítulo 1 presenta una introducción general acerca de las nanopartículas de oro, métodos de síntesis y propiedades optoelectrónicas. Se describen las metodologías de incorporación de las nanopartículas, Nps, en arquitecturas bi y tri dimensionales, enfatizando las ventajas de su incorporación en la comunicación electrónica en las mismas y sus potenciales aplicaciones en sensores y biosensores. En el capítulo II se describen las diversas técnicas y condiciones experimentales empleadas durante el desarrollo de esta tesis y se discuten los fundamentos y conceptos necesarios para la comprensión de los resultados presentados. El capítulo III presenta los tratamientos empleados para la preparación de los electrodos de oro usados como sustratos. Se describe la formación de monocapas autoensambladas de los tioles cistamina y 3-mercaptop ropa n sulfonato de sodio
Fil: Bracamonte, María Victoria. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.