Innovations in dynamic analytical methodologies using nanomaterials and microfluidic systems

La utilización de nanomateriales y de sistemas microfluídicos en metodologías analíticas ha abierto nuevas posibilidades para la mejora de las propiedades, tales como sensibilidad, selectividad, precisión y velocidad de muestreo. La integración de la nanotecnología en metodologías analíticas está teniendo un gran impacto debido al desarrollo de nanomateriales de diversos tamaños, formas y composición. Las interesantes propiedades estructurales, ópticas, electrónicas y catalíticas que presentan estos nanomateriales justifican que estén siendo considerados como reactivos alternativos a los convencionales, tales como las moléculas orgánicas [1,2]. Las nanopartículas de oro (AuNPs) se encuentran entre los nanomateriales más utilizados en el desarrollo de nuevas metodologías de análisis debido a su elevada relación superficie-volumen, su buena capacidad para la transferencia de electrones y su reactividad superficial [3]. Una de las características más destacadas de las AuNPs es su banda plasmón, originada por la oscilación colectiva de los electrones conductores de las AuNPs cuando su frecuencia coincide con la de la radiación electromagnética incidente. Este proceso origina una intensa banda de absorción, así como un aumento en la intensidad de la radiación dispersada [4]. Además, las excelentes propiedades mecánicas y eléctricas de estas NPs justifican su amplio uso en técnicas electroquímicas, utilizándose para recubrir los electrodos y demostrando que mejora notablemente la sensibilidad analítica debido al aumento de la superficie de contacto de éstos [5]. Estas NPs se han utilizado además en varias metodologías de separación, tales como en cromatografía de líquidos y de gases, así como en separaciones electroforéticas [6]. Por otro lado, los sistemas microfluídicos constituyen un campo de investigación multidisciplinar basado en el comportamiento de los fluidos en una escala micrométrica [7]. Dentro de la Química Analítica, el desarrollo de sistemas microfluídicos miniaturizados que permitan la determinación de una manera rápida y automatizada con una alta frecuencia de muestreo y con el mínimo consumo de muestra y de reactivos, ha despertado gran interés en los últimos años. No obstante, una limitación frecuente en los métodos analíticos basados en estos sistemas es su escasa sensibilidad, especialmente en los que utilizan detectores ópticos. La tendencia más actual en el uso de dispositivos microfluídicos en Química Analítica es el diseño de sistemas en los que se integren las diferentes etapas del procedimiento analítico en un único dispositivo con el objetivo de hacerlo portátil. Estos sistemas son conocidos como ¿lab-on-a-chip¿ o ¿micro-total-analysis-systems¿ (¿-TAS) [8]. No obstante, la incorporación de estos sistemas en el análisis de rutina requiere superar aún algunos retos como son la miniaturización sistemática del equipamiento asociado, como fuentes de energía, unidades externas y conexiones. Hasta ahora, la electroforesis en chip es la técnica de separación que más se ha desarrollado en sistemas microfluídicos, ya que consigue separaciones muy rápidas con buena eficiencia [9]. Esta modalidad se puede desarrollar eficientemente en dispositivos microfluídicos debido a que la disipación del calor es mejor en el formato en chip que en el capilar del mismo material, consiguiendo un mayor control debido al menor tamaño de muestra. Otra modalidad de análisis que se ha adaptado a los sistemas microfluídicos es el análisis por inyección en flujo, originando el µ-FIA [10]. Normalmente se emplea un chip que actúa como reactor en el cual confluyen dos canales, acoplándose externamente otros dispositivos e instrumentos como sistemas de impulsión, válvulas y sistemas de detección. Por último, cabe indicar que el uso de nanomateriales como herramientas analíticas en sistemas microfluídicos para la mejora de las distintas etapas del proceso analítico es un campo de investigación muy novedoso y de gran utilidad. La principal motivación de esta Tesis Doctoral es, por tanto, la de ampliar la aplicabilidad analítica de nanomateriales, principalmente AuNPs, y sistemas microfluídicos, para el desarrollo de nuevos métodos determinativos, así como la de realizar un exhaustivo estudio acerca de las últimas tendencias existentes en la integración de la nanotecnología y de sistemas microfluídicos en Química Analítica

Kinetic study of the interaction of gold nanoparticles with thiol compounds: determination of n-acetylcysteine using light scattering detection

II Encuentro sobre nanociencia y nanotecnología de investigadores y tecnólogos de la Universidad de Córdoba. NANOUC

Photometric determination of thioglycolic acid in cosmetics by using a stopped-flow reverse flow-injection system and the formation of gold nanoparticles

III Encuentro sobre Nanociencia y Nanotecnología de Investigadores y Tecnólogos Andaluce

Evaluation of cell culture in microfluidic chips for application in monoclonal antibody production

Microfluidic chips are useful devices for cell culture that allow cell growth under highly controlled conditions, as is required for production of therapeutic recombinant proteins. To understand the optimal conditions for growth of cells amenable of recombinant protein expression in these devices,we culturedHEK-293T cells under different microfluidic experimental conditions. The cells were cultured in polymethyl methacrylate (PMMA) and polydi-methylsiloxane (PDMS)microdevices, in the absence or presence of the cell adhesion agent poly-D-lysine. Different microchannel geometries and thicknesses, as well as the influence of the flow rate have also been tested, showing their great influence in cell adhesion and growth. Results show that the presence of poly-D-lysine improves the adhesion and viability of the cells in continuous or discontinuous flow. Moreover, the optimal adhesion of cells was observed in the corners of themicrochannels, as well as in wide channels possibly due to the decrease in the flow rate in these areas. These studies provide insight into the optimal architecture of microchannels for long-term culture of adherent cells in order to use microfluidics devices as bioreactors for monoclonal antibodies production.Fil: Peñaherrera Pazmiño, Ana Belén. Universidad Tecnológica Nacional; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Payés, Cristian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Sierra Rodero, Marina. Universidad Tecnológica Nacional; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Vega, M.. Universidad Tecnológica Nacional; ArgentinaFil: Rosero, G.. Universidad Tecnológica Nacional; Argentina. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Lerner, Betiana. Universidad Tecnológica Nacional; Argentina. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Helguera, Gustavo Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Pérez, M. S.. Universidad Tecnológica Nacional; Argentina. Universidad de Buenos Aires; Argentin

Accessible and Cost-Effective Method of PDMS Microdevices Fabrication Using a Reusable Photopolymer Mold

This work describes a novel and cost-effective method of polydimethylsiloxane (PDMS) microchips fabrication by using a printing plate photopolymer called Flexcel as a master mold (Fmold). This method has demonstrated the ability to generate multiple devices from a single master, reaching a minimum channel size of 25 μm, structures height ranging from 53 to 1500 μm and achieving dimensions of 1270 × 2062 mm2, which are larger than those obtained by the known techniques to date. Scanning electron microscopy, atomic force microscopy, and profilometry techniques have been employed to characterize the Fmold and PDMS replicas. The results showed high replication fidelity of Fmold to the PDMS replica. Furthermore, it was proved the reusability of the Fmold. In our study, up to 50 PDMS replicas have been fabricated without apparent degradation of the mold. The feasibility of the resulting PDMS replica was effectively demonstrated using a microfluidic device for enhanced oil recovery analysis.Fil: Bourguignon, Natalia. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Haedo; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Olmos Carreno, Carol Maritza. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Haedo; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Sierra Rodero, Marina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Haedo; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Peñaherrera Pazmiño, Ana Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Haedo; ArgentinaFil: Rosero Yánez, Gustavo Ivan. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Haedo; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Pineda Ramos, Pedro Antonio. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Haedo; ArgentinaFil: Vizuete, Karla. Universidad de Las Fuerzas Armadas; EcuadorFil: Arroyo, Alejandro Carlos. Universidad de Las Fuerzas Armadas; EcuadorFil: Cumbal Flores, Luis. Universidad de Las Fuerzas Armadas; EcuadorFil: Lasorsa, Carlos Alberto. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Haedo; ArgentinaFil: Perez, Maximiliano Sebastian. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Haedo; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Lerner, Betiana. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Haedo; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin