Teixeira Miranda, William
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- PublicationAn all-in-one point-of-care testing device for multiplexed detection of respiratory infections(Elsevier, 2022-10-01) Teixeira Miranda, William; Pallás Tamarit, Yeray; Juste Dolz, Augusto Miguel; Sena-Torralba, Amadeo; Gozalbo-Rovira, Roberto; Rodríguez-Díaz, Jesús; Navarro, David; Carrascosa Rubio, Javier; Giménez-Romero, David; Maquieira Catala, Ángel; Morais Ezquerro, Sergi Beñat; Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación; Departamento de Comunicaciones; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeroespacial y Diseño Industrial; Departamento de Química; Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural; Grupo de Medioambiente y Seguridad Industrial. MEDASEGI; Centro de Investigación e Innovación en Bioingeniería; GENERALITAT VALENCIANA; AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION; European Regional Development Fund; Universitat Politècnica de València[EN] The impact of the COVID-19 pandemic has reinforced the need for rapid, cost-effective, and reliable point-of-care testing (POCT) devices for massive population screening. The co-circulation of SARS-CoV-2 with several seasonal respiratory viruses highlights the need for multiplexed biosensing approaches. Herein, we present a fast and robust all-in-one POCT device for parallel viral antigen and serological analysis. The biosensing approach consists of a functionalized polycarbonate disc-shaped surface with microfluidic structures, where specific bioreagents are immobilized in microarray format, and a portable optoelectronic analyzer. The biosensor quantifies the concentration of viral antigens and specific immunoglobulins G and M for SARS-CoV-2, influenza A/B, adenovirus, and respiratory syncytial virus, using 30¿¿L of a sample. The semi-automated analysis of 6 samples is performed in 30¿min. Validation studies performed with 135 serum samples and 147 nasopharyngeal specimens reveal high diagnostic sensitivity (98¿100%) and specificity (84¿98%), achieving an excellent agreement (¿¿=¿0.937) with commercial immunoassays, which complies with the World Health Organization criteria for POC COVID-19 diagnostic tests. The versatility of the POCT device paves the way for the detection of other pathogens and analytes in the incoming post-pandemic world, integrating specific bioreagents against different variants of concerns and interests.
- PublicationWater-assisted synthesis of stable and multicolored CsPbX3@SiO2 core shell nanoparticles as fluorescent probes for biosensing(The Royal Society of Chemistry, 2023-11-15) Collantes-Pablo, Cynthia; Teixeira Miranda, William; González Pedro, María Victoria; Bañuls Polo, María José; Quintero Campos, Pedro; Morais Ezquerro, Sergi Beñat; Maquieira Catala, Ángel; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeroespacial y Diseño Industrial; Departamento de Química; Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural; GENERALITAT VALENCIANA; Agencia Estatal de Investigación; UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA[EN] Colloidal lead halide perovskite nanocrystals are highly luminescent materials with great promise as fluorescent probes in biosensing as long as their intrinsic instability in aqueous media is effectively addressed. In this study, we successfully prepared stable and multicolored CsPbX3@SiO2 (X = Cl/Br, Br and I) core¿ shell nanoparticles through a simple method based on the water-induced transformation of Cs4PbX6 into CsPbX3, combined with sol¿gel procedures. We observed that the concentration of the Cs4PbX6 precursor plays a crucial role in the formation of isolated nanospheres with uniform silica coating and in controlling the number of core-free particles. Furthermore, our research expands this approach to other halide compositions, resulting in multicolored core¿shell nanoparticles with emission wavelengths ranging from 490 to 700 nm, average sizes below 30 nm, and photoluminescence quantum yields close to 60%. Unlike in previous reports, the silica coating boosts the photoluminescence quantum yields compared to uncoated counterparts and provides increased structural stability for more than four days. Moreover, a controlled thermal treatment confers water stability to the as-synthesized nanoparticles. To establish the feasibility of the developed materials as fluorescent probes, we successfully demonstrated their specific recognition of a humanized antibody (omalizumab) used in treating patients with severe allergic asthma. This work paves the way to develop in vitro tests using CsPbX3@SiO2 core¿shell nanoparticles as fluorogenic probes.
- PublicationDiseño de estrategias de intercalación de nanocristales de perovskita CH3NH3PbBr3 y CsPbBr3 en nanopartículas de sílice mesoporosa mediante el empleo de precolumnas cromatográficas de alta eficiencia(Universitat Politècnica de València, 2021-02-18) Teixeira Miranda, William; Villaescusa Alonso, Luis Angel; González Pedro, María Victoria; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeroespacial y Diseño Industrial; Departamento de Química; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial; Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural[ES] Las perovskitas de halogenuros metálicos, cuya fórmula general es ABX3 (A = Cs +, Rb+, CH3NH3+; B = Pb2+, Sn2+; y X = Cl¿, Br¿, I¿), presentan propiedades ópticas muy atractivas, ¿ como un alto rendimiento cuántico de fotoluminiscencia (PLQY ~ 100 %), bandas de emisión estrechas (fwhm ~ 12 ¿ 25 nm), espectros de emisión sintonizable a través de la composición y/ o tamaño de los nanocristales, y simplicidad de los procesos de síntesis ¿, lo que las hacen ideales para diferentes aplicaciones en dispositivos óptico-electrónicos, sistemas de conversión y almacenamiento de energía, o como agentes de marcaje fotoluminiscentes. Sin embargo, la síntesis de nanocristales (NCs) con propiedades dentro del régimen de confinamiento cuántico no es trivial, debido a su coalescencia en cristales más grandes y a su elevada inestabilidad frente a la humedad. En este trabajo se propone, por primera vez, el crecimiento e intercalación de los NCs en estructuras mesoporosas de tamaño de poro controlado, mediante el empleo de columnas empaquetadas a alta presión. En estos nanocompuestos, la partícula mesoporosa actúa como soporte plantilla para la cristalización, permitiendo ajustar el tamaño de los nanocristales de perovskita y, por lo tanto, su longitud de onda de emisión en función del tamaño de poro, y posibilitando la síntesis de NCs en régimen de confinamiento cuántico. Además, el mesoporo cumple un papel protector, aumentando la estabilidad de los nanocristales frente la humedad. Y permite la posterior funcionalización ¿a la carta¿ de las nanopartículas con grupos funcionales determinados mediante el empleo de la química de los organosilanos, ampliamente estudiada. En este contexto, el estudio de la estrategia de intercalación de NCs de perovskita mediante empaquetamiento en columna de alta eficiencia ofrece ventajas significativas frente a las rutas establecidas en la literatura, entre ellas la posibilidad de trabajar en flujo, a alta presión, favoreciendo el rendimiento de cristalización de NCs de perovskita en el seno del mesoporo de sílice, así como un mayor control del proceso. Mediante la metodología propuesta, se han obtenido distintos nanocompuestos de fórmula CH3NH3PbBr3 o CsPbBr3 crecidos en MCM-41 y SBA-15, de diferentes morfologías, desde cuasi-esférica (diámetro medio de partícula ~ 140 nm) hasta rod-like (longitud media de partícula > 500 nm), respectivamente. La caracterización óptica y estructural de las partículas sintetizadas (mediante espectroscopía de fluorescencia, espectroscopía de absorción UV-Vis, difractometría de rayos X y microscopía de transmisión electrónica) confirma el crecimiento de los NCs de perovskita en el interior de los materiales mesoporosos. Los nanomateriales obtenidos emiten luz verde (¿Em máx ~ 535 nm) al ser excitados por una fuente de radiación UV-Vis, y exhiben un rendimiento cuántico de fotoluminiscencia superior al de las partículas obtenidas mediante las metodologías de referencia. Otro hito que se ha alcanzado en la investigación ha sido la estabilización del material en medio acuoso, mediante sellado térmico de los poros, manteniendo sus propiedades fotoluminiscentes. Este resultado es de gran relevancia, ya que se trata de la primera demostración de la estabilización de nanopartículas perovskita-sílice aisladas (tamaño de partícula < 200 nm) en agua mediante tratamiento térmico. Así, las partículas obtenidas tienen un gran potencial como etiqueta de marcaje fluorescente para diagnóstico por imagen o biosensado, en aplicaciones médicas o biotecnológicas. También podrían usarse en la fabricación de películas delgadas luminiscentes para dispositivos fotovoltaicos como las células solares, o para fines electrónicos como en los diodos emisores de luz y los láseres.
- PublicationDesigning stable lead halide perovskite nanocrystals: From a single particle to nanocomposites(Elsevier BV, 2023-04) Collantes-Pablo, Cynthia; Teixeira Miranda, William; González Pedro, María Victoria; Bañuls Polo, María José; Maquieira Catala, Ángel; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeroespacial y Diseño Industrial; Departamento de Química; Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural; GENERALITAT VALENCIANA; AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION; European Regional Development Fund; UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA[EN] Metal halide perovskite nanocrystals have attracted substantial interest given their easy manufacturing, superior Photoluminiscence Quantum Yield and striking optical properties. Despite the huge potential of such materials, their practical implementation and future technological applications need to overcome stability drawbacks: spontaneous degradation, which is accelerated by external stressors (i.e., moisture, oxygen, heat, light, and their combinations), poor phase stability and loss of their colloidal stability due to ligand lability. Within this framework, the understanding of their surface chemistry features and ligand-binding patterns plays a key role in improving the robustness and stability of perovskite nanocrystals. This review presents a comprehensive study of state-of-the-art and current challenges in surface chemistry, interface engineering and encapsulation methodologies for stabilizing lead halide perovskite nanoparticles. We first introduced lead halide perovskite structural and optical properties and a brief discussion of synthesis methods. Next, we explored recent developments in encapsulation methods in different protective matrices comprising from core-shell to macroscale nanocomposites. We also analyzed the advantages and shortcomings of each approach according to their final applications. Finally, we concluded with a discussion of open research challenges and future directions in the aforementioned aspects.