Tesis doctoral de Neus Godino Amado
La miniaturización de dispositivos es sin duda un proceso más complejo que la simple reducción de sus dimensiones. Esta tesis se centra en la miniturización de dispositivos de electroanálisis basados en detección amperométrica. Desde el punto de vista de la detección, la definición más aceptada de microelectrodo lo define como un electrodo que posee una de sus dimensiones inferior al tamaño de la capa de difusión. En estos casos, la contribución de la difusión radial en el perímetro del microelectrodo tiene un peso muy importante en el valor de la corriente global. Desde el punto de vista de la integración, la reducción del tamaño de los dispositivos y su integración en sistemas microfluídicos conlleva una serie de ventajas como: portabilidad, fiabilidad, reducción de consumo del volumen de muestra y reactivos, así como la automatización del análisis. esta tesis se ha centrado en dos objetivos fundamentales: el estudio y la optimación de la detección utilizando modelos basados en elementos finitos, así como la integración de los detectores en sistemas microfluídicos. primero se realizaron modelos sobre técnicas amperométricas básicas simulando tanto el caso de macroelectrodo como microelectrodo. Una vez capaces de simular dichas técnicas, estos modelos fueron aplicados a la predicción del comportamiento de dispositivos reales. El primer dispositivo modelado fue un microrespirómetro. Utilizando simulaciones, hemos sido capaces de extraer información metabólica del biofilm en este complicado sistema, siendo necesario el cálculo de parámetros de transporte del oxígeno a través de las diferentes capas de materiales que componían el dispositivo. Más tarde, el conocimiento acumulado en el modelado de matrices de microelectrodos fue aplicado al modelado de nanoelectrodos, los cuales son un paso natural en el proceso de miniaturización. En este caso, fueron necesarios modelos tridimensionales para describir el proceso de transporte de materia, ya que la contribución de la difusión radial, previamente mencionada, es aún más importante y hace imposible la reducción de los modelos a dos dimensiones. en la última parte de la tesis, se integraron microelectrodos en sistemas microfluídicos. En esos dispositivos, combinamos el uso de partículas magnéticas con detección electroquímica desarrollando dispositivos aplicables a un amplio rango de bioensayos. Los dispositivos fueron fabricados utilizando técnicas de prototipado rápido en polímeros. El objetivo era crear un sistema versátil que fuera de fácil manejo en el laboratorio, así como de fácil modificación, pudiendo ser modificado en función de las demandas de las diferentes aplicaciones. Más tarde, el sistema microfluídico fue mejorado incluyendo una microválvula. Gracias al uso de este componente activo es posible minimizar uno de los problemas más importantes en electroquímica, como es el deterioro de la superficie de los electrodos. Además, es posible integrar y realizar procesos de biofuncionalización en el mismo dispositivo, ya que la cámara de detección se mantiene en todo momento independiente al resto del sistema. Uno de los retos de la integración de dicha válvula fue su fabricación utilizando los mismos materiales y los mismos procesos de prototipado que el resto del microdispositivo.
Datos académicos de la tesis doctoral «Design and fabrication of miniaturised electroanalytical systems«
- Título de la tesis: Design and fabrication of miniaturised electroanalytical systems
- Autor: Neus Godino Amado
- Universidad: Autónoma de barcelona
- Fecha de lectura de la tesis: 18/03/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Fco Javier Del Campo García
- Tribunal
- Presidente del tribunal: José manuel Pingarrón carrazón
- uwe Schrí¶der (vocal)
- (vocal)
- (vocal)