Biosensores basados en Nanotubos de Carbono con aplicaciones en Biotecnolog ía Clínica
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Biosensores basados en Nanotubos de Carbono con aplicaciones en Biotecnología Clínica Transductor: continuo Feedback con CNM en la optimización variables para la obtención de nanotubos de carbonos en las distintas configuraciones geométricas requeridas en este subproyecto -Sensor amperométrico Sensores con alta sensibilidad y selectividad -NanoFET Sensor: Protocolos de funcionalización e inmovilización de las biomoléculas receptoras y desarrollo de estrategias en la detección
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Biosensores basados en Nanotubos de Carbono con aplicaciones en Biotecnolog ía Clínica. Sensor amperométrico. NanoFET. Sensores con alta sensibilidad y selectividad. Transductor : continuo Feedback con CNM en la optimización variables - PowerPoint PPT Presentation
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Biosensores basados en Nanotubos de Carbono con aplicaciones en Biotecnología Clínica
Transductor: continuo Feedback con CNM en la optimización variablespara la obtención de nanotubos de carbonos en las distintasconfiguraciones geométricas requeridas en este subproyecto
-Sensor amperométrico
Sensores con alta sensibilidad y selectividad
-NanoFET
Sensor: Protocolos de funcionalización e inmovilización de las biomoléculas receptoras y desarrollo de estrategias en la detección
-Sensor amperométrico
Multi-walled nanotubesSingle-walled nanotubes
Sustratos de baja resistencia eléctrica de contactoUso de templates
Nanotubos dispersos en forma de spaghetti Nanotubos verticalmente orientados o distribuidos en un composite
Efecto de la longitud, orden y conductividad
Inmovilización del ADN
Nanotubos
ADN
Transducción directa mediante
la señal de guanina (G)
Gred Gox
e-
Hibridización del ADN
Detección directa del evento de reconocimiento
ox HRP red
red M ox
H2O H2O2
ne
Inmovilización del ADN
Nanotubos
ADN
Hibridización
biotina
Marcador enzimático en base a HRP
Actividad enzimática con Mediador
Estreptavidina
HRP
Detección del evento de reconocimiento con marcadores electroactivos
El NanoFETen medio acuoso
- Detección específica de iones con interés fisiológico
- Detección de eventos de reconocimiento en ADN
Chemical electrochemical gating
Reference electrode
- Detección de iones con interés fisiológico
Respuesta a diferentes iones H+, K+, Na+, Ca2+
Modificación del NT con ionóforos específicos a tales iones(trilaurilamina, valinomicina, etc.)
-Detección de eventos de reconocimiento en ADNModificación del NT con ss-ADN mediante fisisorción
Caracterización de la respuesta eléctrica del NanoFET (mediante perfiles corriente potencial o corriente vs.tiempo o potenciométricamente)
Caracterización Morfológica de la funcionalización del Nanotubo por AFM, TEM
Caracterización Química de la funcionalización mediante XPS
Composites de nanotubos de carbono
Comparación con composites de grafito
Comparación con electrodos HOPG
Efecto de los pretratamientos
Caracterización de los nanotubos de carbono como trasnductores amperométricos:
Nanotubos de carbonoMulti-walld=100 nmL= 5-9
Nanotubos de carbonoMulti-walld=30 nm
L= 0.5-200
Nanotubos de carbonoSingle wall
d=0.8-1.2 nmL= 1
Composite 20% CNT + 80% resina
Purificación con tratamiento ácidos(produce grupos ricos en oxígeno y puede cortar los nanotubos)
Sin purificar Purificación en HNO3 3M Purificación en HNO3 14M
PotentiostatWave generator
WE
RE
CE
Espectroscopía de impedancia
Rtc
Ep
Voltametría cíclica
-0.4 0.0 0.4 0.8
-0.0010
-0.0005
0.0000
0.0005
0.0010
Cor
rie
nte
/ A
Potencial / V
GrafitoMW d=100nmMW d=30 nm
Con la presencia de CNT se aumenta la sensibilidad de la respuesta redox
Oxidacion electroquímica en H2SO4
Composite CNT d=30 nm (17%)sin tratamiento con ácidos
Formación de grupos ricos en oxígenofacilitan la reacción de transferencia de carga
SWCNT sin CNT30 dil CNT100 dil Graphite HOPG basal HOPG edge
Ep
(mV
)
0
200
400
600
800
Separación de picos redox
No se puede discernir una tendencia clara a excepción del HOPG edge
HOPG edge SWCNT CNT30 CNT100 Graphite
Rct
(Ohm
s)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200 250-20
0
20
40
60
80
100
120
140
Zim
ag
Zreal
GrafitoMW d=100nmMW d=30 nmSW d=1 nm
composites
Análisis de la Resistencia de Transferencia de carga
CNT30 CNT100 SWCNT
RC
T (
Ohm
s)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
ConcentradoDiluido
Sin purificarPurificado
Efecto de la concentración y la purificación
Conclusiones- CNT aumentan la sensibilidad de la respuesta rédox
- La eficiencia de los procesos de transferencia de carga dependena) ko separación de picos rédox
Edge mucho mejor que basal. En los CNTNo se observan tendencias claras, mucha dispersión
b) Resistencia de transferencia de carga ImpedanciaTendencia correlacionándose con el área efectiva (percolación) y
disposición delmaterial transductor (nanotubos de diametros menores dan
menor resistencia)
Tratamientos de purificación con ácidos diluidos u oxidación electroquímica(generación de grupos ricos en O) aumentan la eficiencia de la transferencia de cargaTratamientos con ácidos muy concentrados puede ser contraproducente en nanotubos
de diámetro pequeño
Implicaciones: lograr obtener configuraciones de nanotubos de diametro pequeño con mayor densidad de edges
Funcionalización de CNT
• Fijación no covalente de pirenos
• Fijación de proteína
O
O
N
O
O
H2N
HS
Au ++
Fijación no covalente de pirenos:
O
NH
S
Au
O
NH
S
Au
O
NH
S
Au
Caracterización TEM
Pireno funcionalizado+ cisteamine + nanopartículas de oro (40 nm)
CNT d=30 nm
CNT d=100 nm
O
O
N
O
O
+NH2
NH2
NH2
NH2
NH2
NH2
NH2
Fijación de proteina:
O
NH
O
NH
NH2NH2
NH2
NH2
NH2
NH2
O
NH
NH2
NH2
NH2
NH2
NH2
NH2
NH2
NH2
NH2
NH2
NH2
Caracterización XPSCaracterización AFM
O
NH
O
NH
O
NH
Caracterización TEM
Au
Au
Au
Au
Au
Au
Au
Au
Au
Au
Au
Au
Au
Au
Au
Au
Au
CNT d=30 nm
Pireno+ Streptavidina con nanopartículas de oro (10 nm)
Evaluación de los procesos de adsorción no específica(uso de bloqueantes)
Análisis de formación de enlaces por XPSTransferencia de los conocimientos a obleas de silicio con
Nanotubos crecidos por CVD
Perspectivas
