Nanotubs de carboni per a l'anàlisi mediambiental d'aigües contaminades amb fenols

L'estudi i la implementació de materials nanoestructurats ha esdevingut un tema d'especial importància degut a les noves propietats que aquest tipus de materials poden conferir a diverses plataformes analítiques ja existents. La integració de nanotubs de carboni en la fabricació de biosensors és un cas especial que permet millorar considerablement el límit de detecció per a l'anàlisi de fenol en aigües, alhora que el dispositiu en qüestió ajuda a la miniaturització del sistema de monitoratge i a una fàcil implementació in situ en futures plataformes de control mediambiental.El estudio y la implementación de materiales nanoestructurados se ha convertido en un tema de especial importancia debido a las nuevas propiedades que este tipo de materiales pueden conferir a diversas plataformas analíticas ya existentes. La integración de nanotubos de carbono en la fabricación de biosensores es un caso especial que permite mejorar considerablemente el límite de detección para el análisis de fenol en aguas, al tiempo que el dispositivo en cuestión ayuda a la miniaturización del sistema de monitorización y a una fácil implementación in situ en futuras plataformas de control medioambiental

Graphene-based biosensors

Altres ajuts: CERCA Programme/Generalitat de CatalunyaSince the ground-breaking experiments related to the two-dimensional (2D) material graphene [1] by Andre Geim and Kostya Novoselov the research and development in this area has increased in an impressive mode

Nou sistema de detecció del DNA basat en l'ús de nanopartícules d'or

Les nanopartícules d'or tenen propietats inusuals en comparació amb altres elements. Aquesta característica ha estat aprofitada per a crear un nou tipus de marcador biològic. El Grup de Sensors i de Biosensors de la UAB, conjuntament amb l'Institut de Biologia Molecular de Barcelona, han treballat amb tècniques bioquímiques tot aplicant els avenços de la nanotecnologia.Las nanopartículas de oro poseen propiedades inusuales en comparación con otros elementos. Esta característica ha sido aprovechada para crear un nuevo tipo de marcador biológico. El Grupo de Sensors y Biosensors de la UAB, conjuntamente con el Institut de Biologia Molecular de Barcelona, han trabajado con técnicas bioquímicas aplicando los avances de la nanotecnología.Gold nanoparticles have unusual properties compared with other elements. We have taken advantage of this characteristic to create a new type of biological marker. The Sensors and Biosensors Group at the UAB, jointly with the Institute of Molecular Biology in Barcelona, have worked with biochemical techniques and applied the advances of nanotechnology

Nanobiotecnologia: alliberament de fàrmacs, obtenció d'imatges i disseny de nanobiosensors amb nanomaterials

Es presenta una introducció sobre la nanobiotecnologia com una dels parts principals de la nanotecnologia. Tres són els camps més importants de la nanobiotecnologia actual: a) alliberament controlat de fàrmacs, b) l'ús de nanopartícules per a l'obtenció d'imatges de cèl·lules i c) els nanobiosensors. Es descriu breument cadascun d'aquests camps i es fa una revisió d'algunes publicacions rellevants, incloent-hi, en el cas dels nanobiosensors, exemples del nostre grup d'investigació. Tals aplicacions, resultat de la difusió entre nanotecnologia i biotecnologia, demostren la importància de la nanobiotecnologia en el camp de la salut humana, entre altres camps d'interès.An introduction of the nanobiotechnology as one of the principles parts of the nanotechnology. Three are the most important fields of the current nanobiotechnology: i) controlled delivery of drugs, ii) use of nanoparticles for the obtaining of images and iii) nanobiosensors. Each of these fields is described and a revision of some relevant publications, including examples of the group of research itself, in the case of the nanobiosensors, is done. Such applications, results of the diffusion among nanotechnology and biotechnology, demonstrate the importance of nanobiotechnology in the field of the human health among other fields

Toward nanoanalytical chemistry : case of nanomaterial integration into [bio]sensing systems

Analytical chemistry-oriented nanotechnology, or nanoanalytical chemistry, at nanometer or macroscale, at both nanometer and macroscale dimensions, is on its way to becoming a field of great potential. Nanoanalytical chemistry concepts are finding rapid acceptance in molecular biology and other fields. The design of novel nanostructures with special optical and electrochemical properties and their integration into [bio]sensing systems represent only one aspect of the research in this new field. Analytical chemistry-oriented nanotechnology, or nanoanalytical chemistry, will provide new tools for various applications in fields like medicine, environmental studies, and industry. Nanoanalytical chemistry examples related to gold nanoparticles, quantum dots, and carbon nanotubes will be presented in the present paper. DNA detection by ICPMS of gold nanoparticle tags as well as direct electrochemical detection of the same nanoparticles will be described here as the first example. The use of quantum dots for the design of so-called DNA chips in solution will be the second example. The integration of carbon nanotubes in an epoxy matrix forming a novel composite material with interesting applications in sensor technology will be the paper's final example.La nanotecnologia orientada al camp de la química analítica, o química nanoanalítica, ja sigui a escala nanomètrica o a macroescala, s'està convertint en una matèria de gran potencial. Els conceptes associats a aquesta química nanoanalítica són acceptats ràpidament, entre d'altres, pel camp de la biologia molecular. El disseny de noves estructures amb propietats òptiques i electroquímiques especials i la seva integració en sistemes de [bio]detecció representen alguns dels molts aspectes relacionats amb la investigació en aquest nou camp. La química nanoanalítica haurà de proporcionar noves eines per a diferents aplicacions, ja sigui en el camp mèdic, mediambiental o industrial. Es presenten exemples de química nanoanalítica relacionats amb nanopartícules d'or, quantum dots i nanotubs de carboni. Com a primer exemple, es descriurà la detecció de DNA mitjançant ICPMS de nanopartícules d'or, així com la detecció electroquímica d'aquestes mateixes partícules. El segon exemple serà l'ús de quantum dots per al disseny dels anomenats «xips de DNA en solució». Finalment, es presentarà la integració de nanotubs de carboni en una matriu de resina epoxi per formar un nou material compòsit amb aplicacions interessants en la tecnologia dels sensors

Graphene Oxide-Poly(dimethylsiloxane)-Based Lab-on-a-Chip Platform for Heavy-Metals Preconcentration and Electrochemical Detection

Herein, we present the application of a novel graphene oxide-poly(dimethylsiloxane) (GO-PDMS) composite in reversible adsorption/desorption, including detection of heavy metals. GO-PDMS was fabricated by simple blending of GO with silicon monomer in the presence of tetrahydrofuran, followed by polymerization initiated upon the addition of curing agent. We found GO concentration, curing agent concentration, pH, and contact time among the most important factors affecting the adsorption of Pb(II) used as a model heavy metal. The mechanism of adsorption is based on surface complexation, where oxygen active groups of negative charge can bind with bivalent metal ions Me(II). To demonstrate a practical application of this material, we fabricated microfluidic lab-on-a-chip platform for heavy-metals preconcentration and detection. This device consists of a screen-printed carbon electrode, a PDMS chip, and a GO-PDMS chip. The use of GO-PDMS preconcentration platform significantly improves the sensitivity of electrochemical detection of heavy metals (an increase of current up to 30× was observed), without the need of modifying electrodes or special reagents addition. Therefore, samples being so far below the limit of detection (0.5 ppb) were successfully detected. This approach is compatible also with real samples (seawater) as ionic strength was found as indifferent for the adsorption process. To the best of our knowledge, GO-PDMS was used for the first time in sensing application. Moreover, due to mechanical resistance and outstanding durability, it can be used multiple times unlike other GO-based platforms for heavy-metals adsorption

Biosensors ecològics

Si a principis de segle XX, els miners utilitzaven canaris tancats en gàbies per a detectar la presència de gasos letals, la química del segle XXI preserva la vida animal i dóna un pas de gegant en la detecció electroquímica. Investigadors de la Universitat Autònoma de Barcelona estudien la possibilitat d'utilitzar un nou biosensor per controlar la presència de fenol al medi ambient. Es tracta d'una substància manufacturada molt present en el camp de la farmacèutica o la clínica, entre d'altres, que genera nivells de toxicitat preocupants. Per poder mesurar aquests nivells, el nou biosensor utilitza com a component biològic un catalitzador fenòlic: la tirosinasa. Un enzim que millora la seva transferència electrònica amb els electrodes del biosensor a través de nanotubs de carboni. De moment, aquests electrodes modificats presenten avantatges electroquímiques que podrien incentivar la producció a gran escala d'aquests biosensors.Si a principios de siglo XX, los mineros utilizaban canarios encerrados en jaulas para detectar la presencia de gases letales, la química del siglo XXI preserva la vida animal y da un paso de gigante en la detección electroquímica. Investigadores de la Universitat Autònoma de Barcelona estudian la posibilidad de utilizar un nuevo biosensor para controlar la presencia de fenol en el medio ambiente. Se trata de una sustancia manufacturada muy presente en el campo de la farmacéutica o la clínica, entre otros, que genera niveles de toxicidad preocupantes. Para poder medir estos niveles, el nuevo biosensor utiliza como componente biológico un catalizador fenólico: la tirosinasa. Una enzima que mejora su transferencia electrónica con los electrodos del biosensor a través de nanotubos de carbono. De momento, estos electrodos modificados presentan ventajas electroquímicas que podrían incentivar la producción a gran escala de estos biosensores.At the beginning of the 20th century miners used caged canaries to detect the presence of lethal gases, but the chemistry of the 21st century respects animals and represents a giant step in electrochemical detection. Researchers at Universitat Autònoma de Barcelona are studying the possibility of using a new biosensor to control the presence of phenol in the environment. Phenol is a manufactured substance widely used in different fields including the clinical and pharmaceutical sectors and generates alarming levels of toxicity. In order to be able to measure these levels, the new biosensor uses a biological component, the enzyme tyrosinase, as a phenol catalyst. An enzyme which improves its electronic transfer with biosensor electrodes through carbon nanotubes. For the moment, these modified electrodes offer electrochemical advantages which could lead to the large scale production of these biosensors

Tunable electrochemistry of gold-silver alloy nanoshells

The widespread and increasing interest in enhancing biosensing technologies by increasing their sensitivities and lowering their costs has led to the exploration and application of complex nanomaterials as signal transducers and enhancers. In this work, the electrochemical properties of monodispersed AuAg alloy nanoshells (NSs) with finely tunable morphology, composition, and size are studied to assess their potential as electroactive labels. The controlled corrosion of their silver content, caused by the oxidizing character of dissolved oxygen and chlorides of the electrolyte, allows the generation of a reproducible electrochemical signal that is easily measurable through voltammetric techniques. Remarkably, the underpotential deposition of dissolved Ag catalyzed on AuAg NS surfaces is observed and its dependence on the nanoparticle morphology, size, and elemental composition is studied, revealing a strong correlation between the relative amounts of the two metals. The highest catalytic activity is found at Au/Ag ratios higher than ≈ 10, showing how the synergy between both metals is necessary to trigger the enhancement of Ag reduction. The ability of AuAg NSs to generate an electrocatalytic current without the need for any strong acid makes them an extremely promising material for biosensing applications