Electromagnetic behavior of dielectric objects on metallic periodically nanostructured substrates

In this research, we investigate the electromagnetic behavior of a metallic thin-film with a periodic array of subwavelength apertures when dielectric objects are located on it. The influence of size, geometry and optical properties of the objects on the transmission spectra is numerically analyzed. We study the sensitivity of this system to changes in the refractive index of the illuminated volume induced by the presence of objects with sizes from hundreds of nanometers (submicron-sized objects) to a few microns (micron-sized objects). Parameters such as the object volume within the penetration depth of the surface plasmon in the buffer medium or the contact surface between the object and the nanostructured substrate strongly affect the sensitivity. The proposed system models the presence of objects and their detection through the spectral shifts undergone by the transmission spectra. Also, we demonstrate that these can be used for obtaining information about the refractive index of a micron-sized object immersed in a buffer and located on the nanostructured sensitive surface. We believe that results found in this study can help biomedical researchers and experimentalists in the process of detecting and monitoring biological organisms of large sizes (notably, cells).Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) (Secretaría de Estado de Investigación, Desarrollo e Innovación) (FIS2013-45854-P); Fundación IBERDROLA-ESPAÑA Research on Energy and the Environment Program. A.I.B. wants to thank the University of Cantabria for her FPU grant

Biosensado para la monitorización de enfermedades : sensores plasmónicos con redes de nanoagujeros metálicos basados en técnicas de nanofabricación escalables

RESUMEN: En esta tesis se ha modelizado y desarrollado un biosensor compatible con una producción a nivel industrial, basado en tecnología plasmónica y formado por chips compuestos de matrices de nanoagujeros en películas delgadas de oro. El biosensor propuesto permite no sólo cuantificar la concentración de proteínas en una muestra biológica, sino también la identificación y el contaje de células. Se presenta, por tanto, como alternativa de diagnóstico y/o seguimiento de pacientes con enfermedades de alto impacto social y económico, como el cáncer, enfermedades inflamatorias autoinmunes u otras patologías cuyos biomarcadores sean bien conocidos. Esta investigación, apoyada por el diseño y fabricación de una microfluídica y un sistema óptico de inspección ad-hoc, ha permitido validar el biosensor propuesto para la monitorización de ciertas enfermedades. El trabajo, extensible a otros biomarcadores de interés, puede suponer un avance en el desarrollo de sistemas de diagnóstico point-of-care en el campo creciente de las biopsias líquidas.ABSTRACT: In this thesis work a scalable biosensor based on plasmonic technology has been investigated and developed. The biosensor consists of sensing chips made of periodic nanoholes arrays on gold thin films. The proposed biosensor allows not only the quantification of protein concentration in a biological sample but also, cell identification and counting. Therefore, it is presented as an alternative solution for its implementation in diagnosis or therapy monitoring of relevant diseases, such as cancer, autoimmune inflammatory diseases or any other pathology with well-known biomarkers. This research, thanks to the design and fabrication of a novel and suitable optical setup and microfluidic system, has allowed the validation of the proposed biosensor for specific diseases monitoring. This work, extensible to other biomarkers of interest, could represent an important progress in the development of point-of-care diagnosis systems for the increasing medicine based on liquid biopsies

Método de predicción lineal óptima para la reconstrucción de la imagen en cámaras digitales con sensor de mosaico

Número de publicación: 2 301 292 Número de solicitud: 200502100Método de predicción lineal óptima para la reconstrucción de la imagen en cámaras digitales con sensor de mosaico que permite obtener una imagen en color completa a partir de otra en mosaico procedente del sensor de una cámara digital con matriz de filtros de color. La invención interpola linealmente las muestras ausentes, minimizando el error cuadrático medio. En un proceso de entrenamiento previo, a partir de la estimación de la correlación espacial y cromática en imágenes naturales, se obtienen máscaras de interpolación de tamaño reducido para cada componente de color y tipo de vecindad. El método asegura un coste computacional reducido, que lo hace aplicable no sólo a soluciones software para revelado digital a posteriori, sino también a soluciones hardware en tiempo real, embebidas en las cámaras. Se presentan, además, soluciones alternativas basadas en el auto entrenamiento de la imagen, que proporcionan mejor calidad con mayor procesamiento, una generalización del método para el caso de que exista ruido y/o emborronamiento, así como métodos de ingeniería inversa.Universidad de Granad

Dispositivo y método para la detección de biomarcadores

ABSTRACT: The invention relates to a biosensor for detecting the concentration or quantity of at least one biomarker present in a sample of fluid, said biosensor comprising: a chip having a substrate on which a metal layer has been deposited, said metal layer having at least one nanostructure designed to produce LSPR when subjected to optical radiation of a determined spectral range; and a resonant cavity delimited by two surfaces that act as a mirror, wherein one of the two surfaces is the metal layer having the nanostructuring. The metal layer having at least one nanostructure is biofunctionalised using at least one biomolecule that recognises the at least one biomarker. In exposing the chip to optical radiation when the sample is in contact with the chip, the concentration or quantity of the biomarker present in the sample in measured, by comparing the spectral response of the light at the output of the chip with a previously determined spectral pattern. The spectral response responds to the combined effect of LSPR in the plasmonic nanostructure and the resonance of the resonant cavity.RESUMEN: RESUMEN: Un biosensor para detectar la concentración o cantidad de al menos un biomarcador presente en una muestra de un fluido. Comprende: un chip que comprende: un sustrato sobre el que se ha depositado una capa de metal con al menos una nanoestructura diseñada para producir LSPR cuando es sometida a una radiación óptica de un determinado rango espectral; y una cavidad resonante delimitada por dos superficies que actúan como espejo, donde una de las dos superficies es la capa de metal con nanoestructura. La capa de metal con al menos una nanoestructura está biofuncionalizada con al menos una biomoléculaque reconoce dicho al menos un biomarcador. Al exponer el chip a radiación óptica cuando la muestra está en contacto con el chip, se mide la concentración o cantidad de dicho biomarcador presente en la muestra, mediante la comparación de la respuesta espectral de la luz a la salida del chip con un patrón espectral previamente determinado. La respuesta espectral responde al efecto combinado de LSPR en la nanoestructura plasmónica y de la resonancia de la cavidad resonante.Solicitud: PCT/ES2014/070215 (21.03.2014)Nº de Publicación: WO2015/140362A1 (24.09.2015)Solicitud Europea: 14721426.6 (21.03.2014)Nº Pub. Solicitud Europea: EP3121587A1 (25.01.2017

Cartridge, device and method for detecting, capturing, identifying and counting circulating tumour cells

A cartridge, device and method for detecting, capturing, identifying and counting circulating tumour cells, specifically relating to a cartridge which enables the capture and optionally recovery of circulating tumour cells (CTCs), a device for detecting, identifying and counting CTCs and a method for detecting, identifying and counting CTCs.Solicitud: PCT/EP2018/070724 (31.07.2018)Nº de Publicación: WO2019/025437 (07.02.2019