Electrochemically deposited metal nanostructures for application in genosensors

Abstract

Las señales de los biosensores se pueden mejorar mediante el diseño de superficies transductoras. En este sentido, se han investigado diversos métodos para la nanoestructuración de superficies. El primero de ellos se basó en la formación inicial de monocapas autoensambladas (SAM) de alcanotioles sobre sustratos bimetálicos, seguida de la desorción reductiva selectiva (SRD) de las SAM de determinados metales. Se consiguió la SRD de 2-mercaptoetanol de dominios de paladio desde una superficie de platino-oro. El segundo método para preparar superficies nanoestructuradas que se investigó fue la nucleación electroquímica secuencial de las nanopartículas metálicas (oro y paladio) sobre electrodos de carbón vidrio para las SAM de alcanotiol y para aumentar la densidad de las nanopartículas sin permitir la formación de agregados. Con este método, las señales redox de las SAM alcanotiol ferrocenil eran seis y cincuenta veces mejores que los electrodos de oro y paladio, respectivamente. Finalmente, se demostró la nanoestructuración de las superficies de los electrodos para mejorar la señal de un biosensor de ADN.

Biosensor signals can be enhanced by specifically designing transducer surfaces. In this thesis, several surface nanostructuring approaches have been investigated. The first approach studied was based on the initial formation of self-assembled monolayers (SAM) of alkanethiols on bi-metallic substrates, followed by the selective reductive desorption (SRD) of the SAM from one of the metals. SRD of 2-mercaptoethanol from palladium domains of a palladium-gold surface was achieved. The second nanostructured surface preparation method investigated was the sequential electrochemical nucleation of metal nanoparticles (gold and palladium) on glassy carbon electrode and SAM formation on the NPs to prevent aggregation and by that increasing the number densities. With this method, a six-fold and a fifty fold enhancement in the ferrocenyl alkanethiol SAM redox signal was achieved in comparison to plain gold and palladium electrodes, respectively. Finally, electrode surface nanostructuring using sequentially nucleated gold nanoparticles for signal enhancement of DNA biosensor was demonstrated.