Humidity effects at the organic/porous silicon sensor interface
Author
Rodriguez, ChloéEntity
UAM. Departamento de Física AplicadaDate
2017-12-12Subjects
Bionsensores - Tesis doctorales; NanopartÍculas - Tesis doctorales; Cáncer - Tesis doctorales; Silicio -Tesis doctorales; FísicaNote
Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Física Aplicada. Fecha de lectura: 12-12-2017Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Abstract
In the field of biosensors for cancer detection, nanomaterials are a very promising candidate since they can enhance the performances in terms of sensitivity and detection limits. In particular, porous silicon (PSi) is a versatile matrix with large adsorption surface and tailorable surface reactivity, which allows processing a diversity of biofunctional structures. Indeed, the biomedical applications of PSi often require a surface capping with organic functionalities. In this thesis we report the visible light-induced modification of PSi by self-assembled silane monolayers for its application as biosensing platform. Versatile hydrophilic/hydrophobic surfaces were obtained and characterized by different and complementary analytical techniques. In particular, a dynamic in-situ study of wetting of functionalized PSi was conducted by obtaining adsorption isotherms from wet scanning transmission electron microscopy (wetSTEM) images. On the other hand, we demonstrated the significance of PSi combined with gold nanoparticles (GNPs) for biosensing by developing two new dual sensing platforms providing both plasmonic and nanomechanical or electrical transduction for the specific detection of prostate specific antigen (PSA). Indeed, we transferred the fabrication of PSi to nanomechanical and impedimetric platforms and a sandwich bioassay in which the secondary antibody was tethered to GNPs was performed. In both cases, the GNPs act as an optoplasmonic label. Moreover, they are also able to contribute to the mass of the nanomechanical device and to the conductivity of the impedimetric one, magnifying therefore the sensitivity of the detection. En el campo de biosensores para la detección de cáncer, los nanomateriales son candidatos prometedores para la mejora de su funcionamiento en términos de sensibilidad y límites de detección. En particular, el silicio poroso (PSi) es una matriz versátil con alta superficie de adsorción y una reactividad de superficie adaptable, que permite el tratamiento de una diversidad de estructuras biofuncionales. En efecto, las aplicaciones biomédicas del PSi requieren a menudo un recubrimiento de superficie con grupos funcionales orgánicos. En esta tesis, presentamos la modificación inducida por luz visible del PSi con monocapas de silanos ensamblados para su aplicación como plataforma sensora. Se han obtenido Superficies versátiles hidrofílicas/hidrofóficas y se han caracterizado mediante técnicas analíticas complementarias. En particular, un estudio dinámico in-situ de la mojabilidad del PSi funcionalizado se llevó a cabo con la obtención de isotermas de adsorción a partir de imágenes de wetSTEM. Por otro lado, demostramos la importancia del PSi combinado con nanopartículas de oro (GNPs) para el biosensado, desarrollando dos nuevas plataformas basadas en doble detección proporcionando una transducción tanto plasmónica como nanomécanica o eléctrica para la detección específica del antígeno prostático específico (PSA). En efecto, transferimos la fabricación del PSi a plataformas nanomecánicas e impedimétricas y realizamos un ensayo en sándwich en el cual el segundo anticuerpo está atado a las GNPs. En ambos casos, las GNPs actúan como una etiqueta optoplasmónica. Además, son también capaces de contribuir a la masa del dispositivo nanomecánico y a la conductividad de la plataforma impedimétrica, incrementando por lo tanto la sensibilidad de la detección
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