Biosensores basados en Nanotubos de Carbono con aplicaciones en Biotecnolog ía Clínica

1. Biosensores basados en Nanotubos de Carbono con aplicaciones en Biotecnología Clínica • Sensor amperométrico • NanoFET Sensores con alta sensibilidad y selectividad Transductor: continuo Feedback con CNM en la optimización variables para la obtención de nanotubos de carbonos en las distintas configuraciones geométricas requeridas en este subproyecto Sensor: Protocolos de funcionalización e inmovilización de las biomoléculas receptoras y desarrollo de estrategias en la detección

2. Multi-walled nanotubes Single-walled nanotubes • Sensor amperométrico Nanotubos dispersos en forma de spaghetti Nanotubos verticalmente orientados o distribuidos en un composite Sustratos de baja resistencia eléctrica de contacto Uso de templates Efecto de la longitud, orden y conductividad

4. Detección directa del evento de reconocimiento ADN Gred Gox e- Nanotubos Transducción directa mediante la señal de guanina (G) Inmovilización del ADN Hibridización del ADN Estreptavidina HRP H2O H2O2 ox HRP red red M ox ne Detección del evento de reconocimiento con marcadores electroactivos ADN biotina Nanotubos Inmovilización del ADN Hibridización Marcador enzimático en base a HRP Actividad enzimática con Mediador

5. El NanoFET en medio acuoso - Detección específica de iones con interés fisiológico - Detección de eventos de reconocimiento en ADN Chemical electrochemical gating Reference electrode

6. - Detección de iones con interés fisiológico Respuesta a diferentes iones H+, K+, Na+, Ca2+ Modificación del NT con ionóforos específicos a tales iones (trilaurilamina, valinomicina, etc.) • Detección de eventos de reconocimiento en ADN Modificación del NT con ss-ADN mediante fisisorción Caracterización de la respuesta eléctrica del NanoFET (mediante perfiles corriente potencial o corriente vs.tiempo o potenciométricamente) Caracterización Morfológica de la funcionalización del Nanotubo por AFM, TEM Caracterización Química de la funcionalización mediante XPS

7. Caracterización de los nanotubos de carbono como trasnductores amperométricos: Composites de nanotubos de carbono Comparación con composites de grafito Comparación con electrodos HOPG Efecto de los pretratamientos

8. Composite 20% CNT + 80% resina Nanotubos de carbono Multi-wall d=100 nm L= 5-9m Nanotubos de carbono Multi-wall d=30 nm L= 0.5-200m Nanotubos de carbono Single wall d=0.8-1.2 nm L= 1m

9. Purificación con tratamiento ácidos (produce grupos ricos en oxígeno y puede cortar los nanotubos) Sin purificar Purificación en HNO3 3M Purificación en HNO3 14M

10. Potentiostat Wave generator CE RE WE DEp Espectroscopía de impedancia Voltametría cíclica Rtc

11. 0.0010 0.0005 Corriente/ A 0.0000 Grafito MW d=100nm MW d=30 nm -0.0005 -0.0010 -0.4 0.0 0.4 0.8 Potencial / V Con la presencia de CNT se aumenta la sensibilidad de la respuesta redox

12. Formación de grupos ricos en oxígeno facilitan la reacción de transferencia de carga Composite CNT d=30 nm (17%) sin tratamiento con ácidos Oxidacion electroquímica en H2SO4

13. Separación de picos redox No se puede discernir una tendencia clara a excepción del HOPG edge

14. 140 120 100 80 Zimag 60 40 20 0 -20 0 50 100 150 200 250 Zreal Análisis de la Resistencia de Transferencia de carga composites Grafito MW d=100nm MW d=30 nm SW d=1 nm

15. Efecto de la concentración y la purificación

16. Conclusiones • - CNT aumentan la sensibilidad de la respuesta rédox • - La eficiencia de los procesos de transferencia de carga dependen • ko separación de picos rédox • Edge mucho mejor que basal. En los CNT • No se observan tendencias claras, mucha dispersión • b) Resistencia de transferencia de carga Impedancia • Tendencia correlacionándose con el área efectiva (percolación) y disposición del • material transductor (nanotubos de diametros menores dan • menor resistencia) Tratamientos de purificación con ácidos diluidos u oxidación electroquímica (generación de grupos ricos en O) aumentan la eficiencia de la transferencia de carga Tratamientos con ácidos muy concentrados puede ser contraproducente en nanotubos de diámetro pequeño Implicaciones: lograr obtener configuraciones de nanotubos de diametro pequeño con mayor densidad de edges

17. Funcionalización de CNT • Fijación no covalente de pirenos • Fijación de proteína

18. Fijación no covalente de pirenos: + +

19. Caracterización TEM

20. Pireno funcionalizado+ cisteamine + nanopartículas de oro (40 nm) CNT d=100 nm CNT d=30 nm

21. Fijación de proteina: NH2 NH2 NH2 + NH2 NH2 NH2 NH2

22. NH2 NH2 NH2 NH2 NH2 NH2 NH2 NH2 NH2 NH2 NH2 NH2 NH2 NH2 Caracterización XPS Caracterización AFM NH2 NH2 NH2

23. Caracterización TEM

24. CNT d=30 nm Pireno+ Streptavidina con nanopartículas de oro (10 nm)

25. Perspectivas Evaluación de los procesos de adsorción no específica (uso de bloqueantes) Análisis de formación de enlaces por XPS Transferencia de los conocimientos a obleas de silicio con Nanotubos crecidos por CVD