Molecular and supramolecular surface modification tools for highly sensitive amperometric and electrochemiluminescent biosensors.

Abstract

L'objectiu general de la Tesi és al desenvolupament de noves plataformes basades en les interaccions supramoleculars i covalents per la detecció de malalties genètiques i patògens biològics, utilitzant l'amperometria i l'electro-quimioluminescència. A la Primera Etapa de la Tesi, es van desenvolupar les plataformes supramoleculars en les que el polímer lineal de carboximetilcel•lulosa va ser doblement modificat amb unitats d’adamantano/ferrocè i ADN, i dipositat sobre una superfície de ciclodextrina ensamblada a un elèctrode d'or. En la segona part, es va desenvolupar una nova estratègia per la immobilització sal de diazoni sobre electrodes d'or i carboni. Aquesta estratègia combina l'avantatge de l’immobilització espontània amb la rapidesa de l'electrodeposició. En aquest mètode, el zinc actua com a reductor per a la formació de radicals aril, aconseguint-se en pocs minuts una capa fina de molècules orgàniques. Finalment, aquesta superfície va ser provada amb èxit per a la detecció de ADN utilitzant amperometria i electro-quimioluminescència.

El objetivo general de la Tesis es el desarrollo de nuevas plataformas basadas en interacciones supramoleculares y covalentes para la detección de enfermedades genéticas y patógenos biológicos, utilizando amperometría y electro-quimioluminiscencia. En la primera etapa de la Thesis, se desarrollaron plataformas supramoleculares en las que el polímero lineal de carboximetilcelulosa fue doblemente modificado con unidades de adamantano/ferroceno y ADN, y depositado sobre una superficie de ciclodextrina ensamblada a un electrodo de oro. En la segunda parte, se desarrolló una nueva estrategia para la inmovilización de una sal de diazonio sobre electrodos de oro y carbono. Esta estrategia combina la principal ventaja de la inmovilización espontánea con la rapidez de la electrodeposición. En este método, el zinc actúa como reductor para la formación de radicales arilo, lográndose en pocos minutos una capa fina de moléculas orgánicas. Finalmente, esta superficie fue probada exitosamente para la detección de DNA utilizando amperometría y electro-quimioluminiscencia.

The overall objective of the Thesis is to develop novel genosensor platforms based on supramolecular and covalent interactions for point-of-care detection of genetic diseases and biological pathogens, using amperometric and electrochemiluminescence techniques. In first part of the Thesis it was developed a supramolecular genosensor platforms based on bifunctionalised carboxymethylcellulose polymer backbone bearing adamantane/ferrocene units and a DNA probe on a cyclodextrin surface linked to the gold surface. In the second part, a new approach based on Zn-mediated grafting of a bipodal diazonium salt was developed. This strategy successfully combines the principal advantage of potentiostat-free spontaneous grafting with the rapidness of electrografting. In this method, by exploiting zinc as a reducing agent for the formation of aryl radicals, the grafting in few minutes of a very thin organic layer with no instrumentation required was accomplished. Finally, it was successfully tested for DNA detection using amperometry and electrochemiluminiscence.