Polimerozko zuntz optikoetan oinarritutako plataformen diseinu eta garapena glukosa detektatzeko

Autoría:

Mikel Azkune Ulla

Director/a:

Gotzon Aldabaldetreku Etxeberria, Iñaki Bikandi Irazabal

Universidad:

Universidad del País Vasco

Facultad:

Escuela de Ingeniería de Bilbao

Departamento:

Ingeniería de Comunicaciones

Área:

Ingeniería

Año:

2019

Idioma:

Inglés

| Tesi-lan honetan polimerozko zuntz optikoetan oinarritzen diren glukosa detekzioa egiteko bi plataforma aurkezten dira. Lehenik eta behin, tesiaren testuingurua deskribatzen da, horretarako biosentsoreen zeinpolimerozko zuntz optikoen oinarriak, garapen historikoa eta mugarri garrantzitsuenak azalduz. Ondoren, tesian zehar jorratzen diren detekzio tekniken azalpen teoriko bat egiten da, uhin ebaneszentea eta Raman espektroskopia zer diren azalduz.
Horren ostean, lehen detekzio plataforma azaltzen da, U formako nukleo hutsezko polimerozko zuntz optikozko zunda bat erabiliz. Zunda honen gainazala fenilboroniko taldeekin funtzionalizatu eta AlizarinRed S izeneko koloratzailearekin kargatzen da. Honenbestez, zundaren ingurunean glukosa badago, glukosak koloratzailea desplazatu eta uhin ebaneszentearen xurgapenean aldaketak emango dira, glukosaren detekzioa gauzatuz. Honela, glukosa 0.1 mol/l-ko kontzentrazioan eta hainbat ingurune ezberdinetan detektatu da.
Hurrengo kapituluan, bigarren detekzio plataforma azaltzen da, zuntz bidez anplifikaturiko Raman espektroskopian oinarritua. Kasu honetan, likidoz beteriko nukleodun polimerozko zuntz optiko mikroegituratuak diseinatu, fabrikatu eta hiru zuntzen arteko konparaketa egiten da. Kasurik onenean, 5mmol/l-ko kontzentrazioan aurkitzen glukosaren zenbaketa limitea lortzen da ingurune urtsuan, erresoluzio nahikoa izanik SGLT2 inhibitore terapiaren jarraipena egiteko maila klinikoan.
Azkenik, bi detekzio sistemak aplikazio errealetan erabiltzeko zein hobekuntza egin behar diren azaltzen da, esparru horietako lehen emaitza batzuk azalduz. This thesis presents two glucose detection platforms based on polymer optical fibres. Firstly, the context of the thesis is described, outlining the basics of biosensors and polymer optical fibres, their historical development and principal limitations. Next, a theoretical explanation is provided of the detection techniques developed during the thesis, clarifying what is meant by wave evanescence and Raman spectroscopy.
Subsequently, the first detection platform is presented. This platform uses a U-shaped only-core polymer optical fibre probe. The surface of the probe was functionalised with phenilboronic groups and charged with a colorant called AlizarinRed S. If glucose is present around the sensor, it displaces the colorant and triggers changes in the absorption of evanescent waves, thereby enabling glucose detection. Thus, glucose can be detected in concentrations of 0.1 mol/L and in different environments.
The next chapter presents the second detection platform, which is based on fibre-enhanced Raman spectroscopy. In this case, the microstructures of a liquid-core polymer optical fibre were designed and manufactured, and three different fibres were compared. In the best case, the limit of quantification was obtained for the glucose found at a concentration of 5 mmol/L in aqueous solutions, a resolution that is sufficient to enable clinical monitoring during SGLT2 inhibitor therapy.
Finally, we outline the improvements that must be made to the two detections systems to enable their use in real applications and present some initial results in that field.

Descriptores