Synthesis and characterization of nanowires and micromotors for electrochemical sensing and biosensing in microfluidic analytical systems

Abstract

En este trabajo de investigación, por una parte, se han empleado sistemas microfluídicos y tecnologías lab-on-a-chip (LOC), que persiguen disminuir los tiempos de análisis, el consumo de muestras y reactivos y la generación de residuos así como integrar las etapas analíticas en un sólo dispositivo y mejorar la portabilidad de los sistemas analíticos favoreciendo el análisis in situ. Por otra parte, se han empleado nanomateriales unidimensionales (1-D) que ofrecen una elevada relación superficie-volumen y también permiten incluir diferentes materiales con diversas propiedades electrónicas y funcionalidad controladas. Por ello se han utilizado en esta Tesis los nanohilos metálicos (MNWs), tanto elementales como bimetálicos y los micromotores, sofisticadas estructuras que poseen movimiento autónomo; constituyéndose ambas estructuras como nuevas e innovadoras alternativas para la detección en sistemas microfluídicos-LOC. En primer lugar, los MNWs son herramientas muy valiosas para la detección electroquímica debido a su gran área superficial, lo que implica un aumento de la sensibilidad analítica y una elevada resistencia a la pasivación, obteniéndose una muy buena reproducibilidad. Dado que la oxidación electroquímica de carbohidratos se ve favorecida por el efecto electrocatalítico del níquel y el cobre, como consecuencia, cabría esperar una mejora en la eficacia de dicha electrocatálisis a través del empleo de nanohilos de níquel y cobre para su detección. Además, en los sistemas microfluídicos-LOC, la detección electroquímica es una herramienta muy valiosa debido a su inherente miniaturización, elevada sensibilidad y su compatibilidad con las micro y las nanotecnologías. En segundo lugar, los micromotores son dispositivos en la micro y nano escala, capaces de convertir la energía en movimiento autónomo. El movimiento autónomo de estas estructuras permite realizar diferentes etapas y funciones del proceso analítico de forma creativa y novedosa. El movimiento autónomo de estos micromotores funcionalizados adecuadamente dirigido, ofrece extraordinarias oportunidades, tales como el desarrollo de futuros LOC sin necesidad de ningún movimiento de fluidos, evitando así su instrumentación derivada para producirlos. De esta manera, este trabajo de investigación constituye un conjunto de estrategias analíticas innovadoras, empleando nanohilos catalíticos de níquel y cobre y micromotores en sistemas miniaturizados, dichas estrategias han demostrado ser herramientas de análisis muy poderosas para mejorar la (bio)detección de moléculas diana en los campos tanto agroalimentario como clínico.