Biosensores basados en Nanotubos de Carbono

Presentación del tema: "Biosensores basados en Nanotubos de Carbono"— Transcripción de la presentación:

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 Multi-walled nanotubes Single-walled nanotubes 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

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

5 Chemical electrochemical gating
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= m Nanotubos de carbono Single wall d= 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 Espectroscopía de impedancia
Potentiostat Wave generator WE RE CE Voltametría cíclica DEp Rtc

11 Con la presencia de CNT se aumenta
-0.4 0.0 0.4 0.8 0.0000 0.0005 0.0010 Corriente/ A Potencial / V Grafito MW d=100nm MW d=30 nm 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 Análisis de la Resistencia de Transferencia de carga
composites 50 100 150 200 250 -20 20 40 60 80 120 140 Zimag Zreal 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 Caracterización XPS Caracterización AFM NH2 NH2 NH2 NH2 NH2 NH2 NH2

23 Caracterización TEM

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