Plataformas sensoras soportadas en hidrogeles para aplicación biomédica y medioambiental

Abstract

En esta Tesis Doctoral, se lleva a cabo el desarrollo y caracterización de nuevas plataformas sensoras con aplicaciones en los campos biomédico y medioambiental. Estas plataformas se fundamentan en la integración de hidrogeles, tanto inorgánicos como orgánicos, que actúan como matrices de soporte y que incorporan enzimas y/o nanopartículas (NPs) fluorescentes basadas en polifluorenos en una única entidad, dando lugar a diversos dispositivos analíticos. En primer lugar, se aborda el desarrollo de un biosensor fluorescente altamente estable y reutilizable diseñado para la detección y cuantificación de inhibidores de la enzima alpha-glucosidasa, una de las principales dianas en el tratamiento de la diabetes tipo 2. Esta plataforma se logra mediante la inmovilización conjunta de dicha enzima y NPs basadas en polielectrolitos conjugados, combinadas con vesículas lipídicas, en matrices sol-gel. En segundo lugar, se desarrolla un sensor portátil de uso sencillo para la detección de la enzima hidrolasa fosfatasa alcalina (ALP), utilizando hidrogeles orgánicos nanocompuestos con propiedades fluorescentes, sintetizados de manera sostenible. Tales hidrogeles se obtienen, por primera vez, mediante la incorporación de NPs basadas en polifluorenos neutros con diferentes bandas de emisión. Este material demuestra un gran potencial para cuantificar niveles fisiológicos de ALP, así como su actividad en muestras ambientales. Por otro lado, se presenta un biosensor con un transductor colorimétrico, donde la enzima ALP se incorpora en los mismos hidrogeles orgánicos. Estos materiales transparentes modificados con ALP pueden almacenarse como xerogeles a temperatura ambiente, dando lugar así a una plataforma desechable para la rápida detección de inhibidores de ALP, en concreto, se utiliza para la detección de fosfato en agua. Finalmente, se desarrolla un biosensor de inhibición portátil y de fácil uso basado en un transductor electroquímico que emplea la misma enzima, ALP, inmovilizada en hidrogeles orgánicos depositados en la superficie de electrodos serigrafiados de carbono desechables. Como prueba de concepto, el dispositivo se ha optimizado para permitir la detección in situ y en tiempo real de iones fosfato en medio acuoso.