Síntesis y caracterización de un hidrogel modificado con proteína y con polirotaxano para su empleo en la fabricación de un biosensor holográfico para detección óptica sin marcaje.

Abstract

[ES] Los sensores holográficos basados en hidrogeles consisten en un hidrogel con un patrón holográfico que difracta la luz a diferentes longitudes de onda según las dimensiones y los cambios en el índice de refracción del material. La composición de los hidrogeles se puede seleccionar para que responda específicamente a diferentes estímulos y, por lo tanto, el patrón de difracción se puede correlacionar con la cantidad de analito. Así, la combinación de hidrogeles sensibles con técnicas holográficas aparece como una propuesta atractiva de biodetección óptica sin marcaje debido a su precisión, flexibilidad, fácil fabricación y sencillez instrumental en las medidas de detección óptica.

Sin embargo, aún están por desarrollar nuevos hidrogeles que presenten diseños inteligentes apropiados para la detección de analitos y biomoléculas de interés, pues los resultados encontrados en la literatura resultan escasos y muy limitados. En este trabajo se estudiará la síntesis y caracterización de un nuevo material de tipo hidrogel que combina dos características. Por un lado, la proteína acrilatada (BSA) se incluirá como monómero para actuar como un biorreceptor específico para hacer que el hidrogel responda de manera selectiva. Por otro lado, en la composición también se incluirán polirotaxanos acrilatados para mejorar las propiedades mecánicas del material y su capacidad de hinchamiento. Finalmente, se estudiará la capacidad del hidrogel biosensible sintetizado para generar rejillas de relieve de superficie holográfica mediante litografía suave, y s respuesta óptica en presencia del analito específico (anti-BSA), para demostrar la viabilidad de la aproximación propuesta.

[EN] Hydrogel-based holographic sensors consist of a responsive hydrogel that diffracts light at different wavelengths depending on the dimensions and refractive index changes in the material with a holographic pattern. The composition of hydrogels can be selected to be specifically responsive to different stimuli, and thus the diffraction pattern can be correlated to the amount of analyte. The combination of responsive hydrogels with holographic techniques appears as an appealing proposal of label-free optical biosensing because of their precise, flexible, easy fabrication, and simple optical measurement setups.

However, new appropriate smart designs of hydrogels should be developed for the detection of analytes and biomolecules of interest as there are scarce and very limited results in the literature. In this work, it will be studied the synthesis and characterization of a new hydrogel material combining two features. On the one hand, acrylated protein (BSA) will be included as a monomer to act as a specific bioreceptor to make the hydrogel bioresponsive. On the second hand, acrylated polyrotaxanes will be also included to improve the mechanical properties of the material and its swelling capacity. The capability of the synthesized bioresponsive hydrogel to generate holographic surface relief gratings by soft lithography, and the optical response in the presence of the specific analyte (anti-BSA) will be also studied.