Design and Rapid Prototyping of Graphene-based Electrodes Fabricated by Direct Writing for Electrochemical Biosensing towards Point-of-Care Testing
La contaminació ambiental, la contaminació alimentària i les pandèmies (ex. COVID-19) requereixen estratègies fiables per la detecció anticipada d’anàlits. El diagnòstic ràpid de malalties i contaminants, i la supervisió exacta i precís dels seus canvis amb el temps són de gran importància. En aques...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2023 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/690609 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/690609 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Fabricació d'elèctrodes de grafè Fabricación de electrodos de grafeno Graphene electrode fabrication Escriptura directa Escritura directa Direct writing Biosensor electroquímic Biosensor electroquímico Electrochemical biosensor Ciències Experimentals 00 |
| Sumario: | La contaminació ambiental, la contaminació alimentària i les pandèmies (ex. COVID-19) requereixen estratègies fiables per la detecció anticipada d’anàlits. El diagnòstic ràpid de malalties i contaminants, i la supervisió exacta i precís dels seus canvis amb el temps són de gran importància. En aquest sentit, els sensors electroquímics són d’interès particular a causa del seu baix cost, alta sensibilitat i facilitat d’ús. Els materials basats en grafè, amb les seves propietats úniques com la gran superfície d’àrea i biocompatibilitat, tenen un gran potencial per aplicacions de biodetecció. No obstant això, la producció d’elèctrodes de grafè és normalment lenta, cara i ineficient. Hi ha per tant una tendència en la comunitat de recerca a desenvolupar mètodes de fabricació de grafé a baix cost i gran escala. A més a més, el desenvolupament d’aplicacions pel món real fiables, assequibles i sensibles encara ha de trobar un ampli èxit. Aquesta tesi adreça els problemes esmentats sobre els elèctrodes de grafè, proposant mètodes de fabricació d’elèctrodes sense màscares, sense contacte i a baix cost, i.e. l’escriptura directa (la impressió per injecció de tinta i l’escriptura directa amb làser), permetent la miniaturització de l’electrode i de la plataforma de biodetecció. Inicialment, l’investigador es va endinsar en els límits de la impressió per injecció de tinta fabricant microelèctrodes d’òxid de grafè reduït després d’un estudi comparatiu entre impressores d’injecció de tinta comercial i de qualitat de recerca. Fent servir les impressores amb qualitat de recerca, microcables de 78 μ;m d’amplada van ser impresos i funcionalitzats per la detecció de la micotoxina HT-2. Un baix LOD de 1.6 ng/mL i un rang linear dinàmic entre 6.3-100 ng/mL van ser aconseguits amb el sistema de detecció. Llavors, elèctrodes d’òxid de grafè reduït van ser fabricats a gran escala i baix preu per escriptura directa amb làser combinada amb impressió d’injecció de tinta i un procés de transferència de segell. Basant-se en aquests elèctrodes, es van desenvolupar biosensors per la detecció de Escherichia coli amb un ampli rang dinàmic (917 - 2.1×E7 CFU/mL) i un baix LOD (283 CFU/mL). L’assaig va ser validat en orina artificial modificada, i el sensor va ser integrat en un sistema sense cables portàtil conduït i mesurat per un telèfon intel·ligent. Aquests treballs han demostrat el potencial dels biosensors basats en elèctrodes de grafè per escriptura directa pel món real, les aplicacions al punt-de-cura i que poden ser modificats per la detecció d’altres bacteris o biomarcadors reemplaçant els bioreceptors apropiats. |
|---|