Electrochemical stripping analysis and nanoparticles for affinity biosensors

Resumo

En una primera parte de esta tesis fue desarrollado un nuevo electrodo a base de pasta de grafito-epoxi composite (GECE) conteniendo nitrato de bismuto [Bi(NO3)3] como precursor de bismuto incorporado [Bi(NO3)3-GECE)], como una posible alternativa para el análisis electroquímico por redisolución de metales pesados en cantidades traza. Los resultados claramente muestran las ventajas del Bi(NO3)3-GECE en combinación con la técnica de voltamperometría de redisolución anódica de onda cuadrada (SWASV) para la detección de metales pesados. Se llevaron a cabo medidas individuales y simultáneas de Pb y Cd y los resultados mostraron claramente las ventajas del Bi(NO3)3-GECE en combinación con la técnica SWASV para la detección de metales pesados. Con el uso del Bi(NO3)3-GECE construido se pueden realizar análisis rápidos y eficaces de iones de metal en cantidades traza como Pb y Cd entre otros en muestras ambientales de suelo, aguas naturales y aguas residuales. La ventaja inherente de la no necesidad de mercurio elimina muchas de las objeciones para el uso de métodos electroquímicos en la detección de tales especies en estos medios. Comparando el Bi(NO3)3-GECE con el electrodo de película de mercurio comúnmente usado y electrodo de película de bismuto desarrollado antes por nuestro grupo, el nuevo electrodo propuesto ofrece un notable funcionamiento en el análisis de metales pesados en cantidades traza, que puede ser de gran ventaja en electroquímica, contribuyendo a una aplicabilidad más amplia de técnicas electroquímicas por redisolución relacionadas con electrodos "sin mercurio". Además de aplicaciones ambientales el electrodo desarrollado basado en bismuto tendría interés especial para la aplicación en la detección de puntos cuánticos (QDs) basados en metales pesados. Tales aplicaciones están actualmente en proceso de estudio en nuestro grupo de investigación para la detección de ADN.Las otras partes de la tesis se dedican al desarrollo de nuevos sensores de ADN y proteínas basados en la misma técnica electroquímica de redisolución y el uso de nanopartículas de oro como marcas. Actualmente la detección electroquímica de secuencias de ADN específicas vía el evento de hibridación es una cuestión importante por lo cual diversas estrategias han sido propuestas.Genosensores electroquímicos de afinidad basados en el marcaje con nanopartículas de oro (AuNPs) y el uso de partículas paramagnéticas (MB) como plataforma para la inmovilización de la sonda de ADN de captura también han sido desarrollados en esta tesis a fin de demostrar la inducción magnética eficaz de un nuevo electrodo de grafito-epoxi composite-magnético (M-GECE) el cual fue construido también con pasta de grafito-epoxi composite con un pequeño imán de neodimio integrado.Todos los ensayos para la detección electroquímica de la hibridación del ADN desarrollados en esta tesis fueron basados en la detección directa de las marcas de AuNPs por medio de la técnica de voltametría de pulso diferencial (DPV) usando el M-GECE donde la intensidad de la corriente de la señal generada es directamente proporcional a la cantidad de ADN en la muestra. Como también ha sido demostrado, con el sensor de ADN asistido magnéticamente, el ADN analito condujo a una muy bien definida señal mientras que esencialmente ninguna señal fue observada para el ADN no complementario.Un nuevo inmunoensayo electroquímico sensible ha sido desarrollado, también basado en AuNPs como marca y MB como plataforma. El método fue evaluado para un inmunoensayo heterogéneo no competitivo de una IgG humana como proteína modelo. La detección electroquímica fue llevada a cabo en la misma forma que lo fue para ADN.La detección electroquímica de marcas de AuNPs en biosensores de afinidad usando métodos de redisolución permite el estudio detallado de la hibridación de ADN así como también inmuno-reacciones con interés en aplicaciones relacionadas con genosensores o inmunosensores. Los métodos electroquímicos usados para la detección de AuNPs como marca pueden ser muy prometedores tomando en cuenta su sensibilidad alta, límite de detección bajo, selectividad, simplicidad, bajo coste, y disponibilidad de instrumentos portátiles.Como conclusión final, las estrategias de análisis electroquímico de ADN y proteínas fueron demostradas con éxito y debido a los resultados prometedores su uso en muestras reales es viable. Tales biosensores de ADN e inmunosensores dan lugar a un enorme potencial de aplicación principalmente para diagnóstico clínico y monitoreo ambiental entre otros campos.