El desenvolupament de nous materials que permetan la millora dels sistemes analítics fonamentats en receptors moleculars -principalment proteïnes i àcids nucleics- amb elevada sensibilitat, capacitat de treball i maneig senzill, té un alt potencial enfront dels principals reptes plantejats hui en dia, com a assitència en temps real, detecciò multianalito, selectivitat elevada i portabilitat, entre altres.
Els sistemes analitics desenvolupats en la present tesí, amb diferents graus d’aproximació al “ideal”, es caracteritzen per treballar a escala micrométrica (o inferior), requerir la immobilització controlada de l’element de reconeiximent biològic (biorreceptor) en la superfície, i incorporar un cert grau d’automatització, especialment a les primeres etapes del procés analític. L’objectiu últim i fonamental d’aquest treball, es l’aplicació dels desenvolupaments més prometedors a problemàtiques concretes, com és l’optimització de sistemes competitius par a diagnòstic clínic o millora de la seguretat alimentària.
De manera que durant la realització del treball de tesi, van ser plantejades diferents metodologies per a la modificació química de diversos materials (polímers orgànics, derivats de silici i òxid de tàntal), que permeteran la immobilització de sondes de bioorreceptors d’interés per al desenrrotllament de sistemes de detecció òptica de dianes moleculars, amb marcatge o sense.
Una de les línies d’investigació va a ser la posada al punt de sistemes d’assaig a escala micrométrica utilitzant com a plataformes analítiques discos compactes. En aquest cas es va tractar de modificar convenientment els polímers principals components dels CDs (policarbonat i polimetilmetacrilat), per a imprimir micromatrius de reactius de captura (biorreceptors). La lectura de resultats es va efectuar a partir dels senyals generades pels traçadors absorbents utilitzats, mitjançant un lector de CDs d’audio-video modificat a l’efecte. Aquesta metodologia, es va aplicar a la detecció de grip aviària en mostres de saliva, així com a la detecció d’organismes genéticament modificats.
En una altra aproximació es va treballar amb materials derivats de silici i òxid de tàntal, que a causa de les seues propietats dielèctriques i a la duresa dels mateixos, són ideals per al desenrotllament de plataformes que integren nanoestructuras, conformant junt amb altres elements sistemes sensors miniaturitzats.
Per a materials de silici i derivats es va utilitzar un dispositiu fotónic, basat en anells de guies d’onda slot de nitrur de silici sobre òxid de silici, per a detecció sense marcatge d'anàlits d'interés. Estos sistemes permeten la detecció sense marcatge de la matèria immobilitzada sobre la guia de nitrur i aporten com a avantatge l'alta sensibilitat d’aquest tipus de guía. Amb estos dispositius, es van realitzar estudis amb sistemes biològics model, demostrant l'aplicabilitat d'aquestes superfícies i l'alt potencial per al desenvolupament d'un dispositiu optoelectrònic integrat que permeta la detecció multianalit, amb una alta sensibilitat.
Finalment sobre material òxid de tàntal, es van estudiar els avantatges que presenta la immobilització covalent de biorreceptores enfront d'adsorció, en biochips en format microarray (micromatrius de biorreceptors) de fluorescència emprant dispositius de guia d'onda plana. En estos dispositius la llum es propaga a través d'una superfície de Ta2O5 (elevat índex de refracció) depositada sobre vidre. De mode que el camp electromagnètic generat com a conseqüència del guiat de la llum, és aprofitat com a font d'excitació dels fluorófors. Aquesta metodologia es va aplicar al desenrotllament d'assajos de detecció de anticossos de hepatitis B en sèrum sanguinio.