Molecularly Imprinted Polymers targeting small labels for biomolecular design and their integration into Paper-Based Diagnostic Platforms
Aquesta tesi doctoral explora la integració de polímers d'impressió molecular (MIPs) en diverses plataformes de diagnòstic. Els MIPs són materials sintètics dissenyats per imitar les capacitats de reconeixement de les molècules biològiques, com els anticossos, però amb més estabilitat, menor co...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2024 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/693375 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/693375 |
| Access Level: | acceso embargado |
| Palabra clave: | Biosensors MIPs Biosensores Proves de diagnòstic ràpid Rapid diagnostic test Pruebas de diagnóstico rápido Ciències Experimentals 543 |
| Sumario: | Aquesta tesi doctoral explora la integració de polímers d'impressió molecular (MIPs) en diverses plataformes de diagnòstic. Els MIPs són materials sintètics dissenyats per imitar les capacitats de reconeixement de les molècules biològiques, com els anticossos, però amb més estabilitat, menor cost i producció escalable sense l'ús d'animals. L'objectiu principal d'aquesta tesi és el disseny de MIPs específics per a etiquetes moleculars petites, incloent-hi biotina (BIO), digoxigenina (DIG) i 6-carboxifluoresceïna (6-FAM), que són comunament utilitzades en assajos biològics i proves de diagnòstic. Aquestes etiquetes proporcionen arquitectures biomoleculars versàtils que permeten sistemes de detecció flexibles per a una àmplia gamma d'anàlits, millorant l'adaptabilitat diagnòstica en diverses aplicacions. Inicialment, es van sintetitzar MIPs específics per a biotina i es van integrar en assajos de flux lateral d'àcids nucleics (NALF). Aquesta integració va demostrar millores significatives en els assajos de flux lateral en comparació amb els receptors biològics convencionals en termes d'estabilitat, mantenint alhora una excel·lent sensibilitat. A més, el treball es va ampliar per incloure la síntesi de MIPs per a les etiquetes DIG i 6-FAM, utilitzant modelatge computacional in silico, cosa que va optimitzar el procés de polimerització i els recursos necessaris. Els MIPs resultants es van integrar amb èxit en plataformes de diagnòstic, inclosos sistemes multiplexats de NALF capaços de detectar múltiples anàlits d'ADN amb doble etiqueta de manera simultània. L'ús d'aquestes tres etiquetes —biotina, DIG i 6-FAM— va permetre la creació de sistemes de diagnòstic personalitzables i multiplexats, destacant la flexibilitat i l'adaptabilitat de les arquitectures biomoleculars basades en MIPs per a diversos assajos biològics. Una altra contribució clau d'aquesta tesi és l'exploració de MIPs en assajos no convencionals de flux vertical d'àcids nucleics (NAVF). Els sistemes NAVF ofereixen avantatges com temps d'assaig més ràpids i la capacitat de processar volums de mostra més grans. L'anàlisi comparativa entre NAVF i NALF va mostrar que NAVF és més adequat per a aplicacions en què la detecció qualitativa immediata és essencial, mentre que NALF segueix sent òptim per a detectar concentracions baixes d'analits en assajos més sensibles i quantificables. Finalment, també s'exploren la síntesi i integració de MIPs magnètics (m-MIPs) en plataformes diagnòstiques magneto-actuades. Aquests sistemes utilitzen la separació magnètica per millorar la robustesa i sensibilitat dels assajos, especialment en matrius de mostres complexes. Els m-MIPs es van incorporar en plataformes magneto-actuades amb lectures òptiques i electroquímiques, incloent-hi un dispositiu electroquímic portàtil operat per bateries, demostrant el potencial per a proves en el punt d'atenció en entorns amb recursos limitats. En conjunt, aquesta tesi destaca la versatilitat de les arquitectures biomoleculars basades en MIPs centrades en etiquetes moleculars petites com biotina, DIG i 6-FAM. La capacitat d'adaptar aquestes etiquetes en múltiples plataformes —flux lateral, flux vertical i sistemes magneto-actuats electroquímics i òptics— demostra el seu potencial per contribuir a la millora del diagnòstic en el punt d'atenció, proporcionant alta sensibilitat, especificitat i adaptabilitat per a una àmplia gamma de necessitats diagnòstiques. La integració exitosa dels MIPs en aquestes plataformes obre el camí per a futurs avenços, incloent-hi el desenvolupament de sistemes diagnòstics en el punt d'atenció que incloguin un dispositiu de PCR portàtil operat per bateries, combinat amb un prototip de prova ràpida basada en paper que integri MIPs. Aquest sistema té el potencial de ser utilitzat per al cribratge tant de malalties transmissibles com no transmissibles, on la PCR és l'estàndard de referència, que permet un diagnòstic precís directament en entorns de recursos limitats. |
|---|