Development of nanomaterials for environmental monitoring
El monitoreig ambiental basat en sistemes de biosensors té molta rellevància, no només en el camp de la investigació sinó també en aplicacions reals a nivell industrial. Això és degut als avantatges d’aquestes plataformes analítiques com, especialment, la seva simplicitat i alta rendibilitat pel seu...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2015 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/325142 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/325142 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Biosensors Biosensores Nanotecnologia Nanotecnología Nanotechnology Sensors electroquímics Sensores electroquímicos Electrochemical sensors Ciències Experimentals 504 |
| Sumario: | El monitoreig ambiental basat en sistemes de biosensors té molta rellevància, no només en el camp de la investigació sinó també en aplicacions reals a nivell industrial. Això és degut als avantatges d’aquestes plataformes analítiques com, especialment, la seva simplicitat i alta rendibilitat pel seu cost. A més, els avenços recents en nanociència i nanotecnologia incrementen donen lloc a nous nanomaterials que tenen propietats elèctriques interessants com ara la seva capacitat de millorar la conductivitat dels elèctrodes. Aixó té un interès particular de cara al desenvolupament de sistemes de biosensors electroquímics. La combinació de nanomaterials amb biosensors electroquímics permeten construir eines d’anàlisi poderoses per al monitoreig mediambiental. Aquest és l’objectiu principal d’aquesta tesi, que descriu el desenvolupament i l’aplicació de tres nous biosensors pel monitoreig mediambiental mitjançant l’ús de nanomaterials. El primer capítol de la tesi proporciona una introducció general sobre el monitoreig mediambiental de contaminants i dona una breu descripció i classificació d’aquests components nocius. També dona una visió de la rellevància de l’ús de nanomaterials en sistemes de biosensors pel monitoreig mediambiental amb una detallada revisió dels últims treballs publicats que descriuen aspectes innovadors així com possibles inconvenients. Al capítol 3 es descriu una plataforma de monitoreig mediambiental basada en la inhibició de l’enzim acetilcolinesterasa. El sistema desenvolupat utilitza partícules magnètiques i l’enzim acetilcolinesterasa sobre elèctrodes de diamant dopats amb Bor. Gràcies a l’ús de partícules magnètiques i a les característiques de la superfície de l’elèctrode, aquesta plataforma és utilitzada com a sistema multi ús amb una alta reproducibilitat que és capaç de mesurar el pesticida chlorpyrifos en mostres reals d’aigua de riu (riu Yokoama, Japó). Al capítol 4 s’explica el desenvolupament de d’un sistema de detecció simultània de contaminants, el catecol (un derivat fenòlic) i el chlorpyrifos (un pesticida del grup dels organofosfats). Aquesta detecció s’aconsegueix utilitzant elèctrodes serigrafiats de carboni (screen printed carbon electrodes, SPCE) modificats amb nanopartícules d’òxid d’Iridi i amb tirosinasa. El biosensor proposat millora la sensibilitat en la detecció del catecol si es compara amb altres biosensors ja descrits en la bibliografia. Aquest biosensor mostra també una elevada sensibilitat en la detecció de chlorpyrifos quan s’utilitza el mode d’operació d’inhibició de la tirosinasa. Finalment, s’ha explorat l’eficiència del biosensor per aplicacions reals en aigua de riu i aigua de l’aixeta mostrant grans possibilitats per futures aplicacions com a plataforma de baix cost. El tercer biosensor desenvolupat s’explica al capítol 5. En aquest capítol es proposa un sistema de biosensors sense enzims basat en nanopartícules d’òxid de coure (CuO) per la detecció de components fenòlics i d’un herbicida altament tòxic, el Diuron. La detecció es fa mitjançant SPCE on les nanopartícules de CuO formen un complex estable amb els components fenòlics que es mesuren a partir de la reacció electroquímica que té lloc a la superfície de l’elèctrode. Val a dir que és una de les primeres aplicacions que s’utilitzen pel monitoreig mediambiental mitjançant l’ús de nanopartícules de CuO. Aquestes nanopartícules mimetitzen el centre actiu de la tirosinasa obtenint resultats comparables a altres plataformes enzimàtiques. Aquesta plataforma analítica pot ser utilitzada en aplicacions amb mostres reals donat que el límit de detecció obtingut es troba en els nivells que demana el monitoreig establerts per la legislació vigent. |
|---|