Síntesis y caracterización de materiales nanoestructurados aplicados al diseño de sensores y biosensores electroquímicos

Abstract

En este trabajo de Tesis Doctoral se sintetizaron y caracterizaron nanoestructuras de magnetita, níquel y oro, las cuales se inmovilizaron en matrices de grafito o sustratos de oro con el objetivo de diseñar plataformas (bio)analíticas para el desarrollo de (bio)sensores electroquímicos. En el Capítulo 1 se presenta una introducción general acerca de la importancia de la utilización de sensores y biosensores en la química analítica y el diseño de nuevas plataformas mediante la incorporación de nanomateriales y biomoléculas. Se describen las características principales de las biomoléculas utilizadas en esta Tesis, enzimas y aptámeros. Además, se presentan distintas metodologías de inmovilización de biomoléculas en la construcción de biosensores. En el Capítulo 2 se describen las técnicas utilizadas y se discuten los fundamentos y conceptos necesarios para la compresión de los resultados presentados. También se detallan los materiales y metodologías utilizadas en este trabajo de Tesis. En el Capítulo 3 se reporta el desarrollo de un biosensor destinado a la cuantificación de glucosa basado en el uso de nanopartículas de magnetita recubiertas con carbono amorfo. Se discuten las propiedades electroquímicas de dichas nanopartículas, las ventajas de su incorporación junto a la enzima glucosa oxidasa en un electrodo compósito para el desarrollo de un biosensor para glucosa. Asimismo, se presenta la optimización de la plataforma a fin de obtener los parámetros analíticos óptimos para el mejor desempeño del biosensor. En el Capítulo 4 se presenta el desarrollo de una plataforma electroquímica basada en el empleo de nanohilos de níquel. Esta plataforma fue aplicada para la cuantificación de etanol, tomando ventaja de las propiedades electrocatalíticas del níquel hacia compuestos orgánicos en medio alcalino. Asimismo, se presentan los parámetros analíticos del sensor obtenido. El Capítulo 5 detalla la construcción de una superficie de oro modificada basada en la inmovilización de 4,4'-bifenilditiol y el posterior anclaje de nanopartículas anisotrópicas de oro o nanorods. La plataforma resultante se utilizó como punto de partida para la inmovilización de un aptámero específico para la detección de α-trombina humana. Adicionalmente, se presenta la optimización en cada etapa de la construcción de la plataforma diseñada para el mejor rendimiento analítico del aptasensor. En el Capítulo 6 se exponen las conclusiones generales del presente trabajo de Tesis Doctoral.