Nanomaterials based microarray platforms for biodetection

Tesi per compendi de publicacions. La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPC

Detalles Bibliográficos
Autor: Morales Narváez, Eden
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2013
País:España
Institución:CBUC, CESCA
Repositorio:TDR. Tesis Doctorales en Red
OAI Identifier:oai:www.tdx.cat:10803/286742
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/10803/286742
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-95641
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Biosensors
Quantum dots
Fluorescence resonance energy transfer
Graphene oxide
Microarray technology
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620
68
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spelling Nanomaterials based microarray platforms for biodetectionMorales Narváez, EdenBiosensorsQuantum dotsFluorescence resonance energy transferGraphene oxideMicroarray technology54362068Tesi per compendi de publicacions. La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPCAnalytical disciplines are an important field for the progress of healthcare and medicine. In fact the technologies related to analytical disciplines may reveal important information for early diagnosis, treatment of diseases, food safety and environmental monitoring. In this regard, novel advances in analytical disciplines are highly desired. As a promising tool, biosensors are useful systems that enable the detection of agents with diagnostic interest. Since nanotechnology enables the manipulation and control at the nanoscale, biosensors based on nanotechnology offer powerful capabilities to diagnostic technology. In this dissertation, the advantages of the integration of nanomaterials into microarray technology are widely studied, generally in terms of sensitivity. Particularly, the performance of cadmium-selenide/zinc-sulfide (CdSe@ZnS) quantum dots (QDs) and the fluorescent dye Alexa 647 as reporter in an assay designed to detect apolipoprotein E (ApoE) has been compared. The assay is a sandwich immunocomplex microarray that functions via excitation by visible light. ApoE was chosen for its potential as a biomarker for Alzheimer's disease. The two versions of the microarray (QD or Alexa 647) were assessed under the same experimental conditions. The QDs proved to be highly e¿ective reporters in the microarrays, although their performance strongly varied in function of the excitation wavelength. At 633 nm, the QD microarray, at an excitation wavelength of 532 nm, provided a limit of detection (LOD) of ~62 pg mL-1, ¿ve times more sensitive than that of the Alexa microarray (~307 pg mL-1). Finally, serial dilutions from a human serum sample were assayed with high sensitivity and acceptable precision and accuracy (Anal. Chem. 2012, 84:6821). Since graphene oxide (GO) is a recently discovered nanomaterial and microarray technology relies on optical signals, the photonic properties of GO are discussed and the state-of-the-art of GO in optical biosensing has been widely documented (Adv. Mater. 2012, 24:3298). Furthermore, GO has been studied as a highly efficient quencher of QDs, reporting a quenching efficiency of nearly 100%. Finally, such interaction between GO and QDs has been proposed as a highly sensitive transduction system for microarray-based biodetection (Carbon 2012, 50:2987). This research aims at demonstrating how the endeavour of the fusion between nanomaterials and microarray technology exhibits enormous possibilities towards biomarker screening, food safety and environmental monitoring.Las tecnologías relacionadas con el diagnóstico son un campo importante para el progreso de la medicina y el cuidado de las salud. Por ejemplo, estas tecnologías pueden aportar valiosa información para el tratamiento y diagnóstico temprano de enfermedades, seguridad en alimentos y monitoreo del medio ambiente. En este contexto, los sistemas de biosensado son una herramienta muy prometedora que permite la detección de agentes con interés diagnostico. Dado que la nanotecnología facilita la manipulación y control a la nanoescala, los sistemas de biodetección basados en nanotecnología poseen poderosas capacidades que pueden ser explotadas en las tecnologías relacionadas con el diagnóstico. En esta tesisis se han estudiado las ventajas que aporta la integración de nanomateriales a la tecnología de microarrays, generalmente en términos de sensibilidad. Particularmente, se ha estudiado el desempeño de la integración de nanocristales semiconductores (NS) para la detección de un biomarcador relacionado con Alzheimer en formato microarray. En dicho microarray se ha observado un importante rendimiento, mostrando un excelente limite de detección de 62 pg mL-1, el cual supera a otros metodos convencionales de detección como el ELISA (470 pg mL-1). También se ha analizado un banco de diluciones de una muestra de suero humano con precisión y exactitud aceptables (Anal. Chem. 2012, 84:6821). Por otra parte, ya que el óxido de grafeno (OG) es un material muy novedoso y la tecnología de microarrays depende de señales ópticas, se ha documentado ampliamente el estado del arte sobre el uso de (OG) en en el campo del biosensado óptico (Adv. Mater. 2012, 24:3298). Adicionalmente, se ha estudiado al OG como un desactivador de fluorescencia de NS altamente eficiente, presentando una eficiencia en la desactivación de NS de casi el 100%. Finalmente se ha aplicado dicha interacción entre NS y OG para diseñar un sistema de transducción altamente sensible (Carbon 2012, 50:2987 ). Esta investigación tiene por objetivo demostrar las ventajas y el potencial que posee la fusión entre los nanomateriales y la tecnología de microarrays como un sistema aplicado al campo del diagnósticoDOCTORAT EN ENGINYERIA BIOMÈDICA (Pla 2007)Universitat Politècnica de CatalunyaMerkoçi, ArbenUniversitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial201520152013info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion30 p.application/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10803/286742https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-95641TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)reponame:TDR. Tesis Doctorales en Redinstname:CBUC, CESCAInglésADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). 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