Preparación de superficies de silicio poroso para el desarrollo de biosensores ópticos

Abstract

Esta tesis resume un estudio multidisciplinario realizado sobre el diseño y fabricación de dispositivos ópticos de silicio poroso nanoestructurado para aplicaciones en el campo de la detección bioquímica. El objetivo final de esta investigación se dirigió al desarrollo de biosensores libres de marcadores. Se desarrolló un innovador sistema óptico basado en la medición de reflectancia en el rango visible utilizando microcavidades autosostenidas de silicio poroso, para efectuar estudios de adsorción proteica en tiempo real y libre de marcación. Dicho estudio se complementó con el desarrollo de un modelo teórico para estudiar la cinética del proceso de difusión y adsorción de las proteínas en matrices porosas de silicio. El modelo propuesto permitió estimar parámetros cinéticos relacionados con el ingreso y con la adsorción física de las proteínas a la superficie de silicio poroso. Se prepararon películas de silicio macroporoso sensibilizadas con dos proteínas de interés (dos proteínas recombinantes de Trypanosoma cruzi llamadas CP1 y FRA). El último objetivo fue utilizar estos dispositivos como plataformas de detección de anticuerpos anti-Trypanosoma cruzi utilizando sueros hiperinmunes obtenidos en conejo.

This thesis summarizes a multidisciplinary study on the design and development of nanostructured porous silicon optical devices for applications in the field of biochemistry detection. The ultimate goal of this research was to create label-free biosensors. An innovative optical system based on the measurement of reflectance in the visible range using self-sustaining porous silicon microcavities, for real-time label-free studies of protein adsorption, was developed. This study was complemented by the development of a theoretical model to study the kinetics of the diffusion and adsorption of proteins on porous silicon matrices. The proposed model was used to estimate kinetic parameters related to difussion and physical adsorption of proteins to the surface of porous silicon. Macroporous silicon films sensitized with two proteins of interest (two recombinant proteins of Trypanosoma cruzi called CP1 and FRA) were prepared. The final objective was to use these devices as platforms for the detection of anti-Trypanosoma cruzi antibodies using hyperimmune rabbit sera.