Biosensing for disease monitoring: metallic nanohole array plasmonic sensors based on scalable nanofabrication techniques

Abstract

RESUMEN: En esta tesis se ha modelizado y desarrollado un biosensor compatible con una producción a nivel industrial, basado en tecnología plasmónica y formado por chips compuestos de matrices de nanoagujeros en películas delgadas de oro. El biosensor propuesto permite no sólo cuantificar la concentración de proteínas en una muestra biológica, sino también la identificación y el contaje de células. Se presenta, por tanto, como alternativa de diagnóstico y/o seguimiento de pacientes con enfermedades de alto impacto social y económico, como el cáncer, enfermedades inflamatorias autoinmunes u otras patologías cuyos biomarcadores sean bien conocidos. Esta investigación, apoyada por el diseño y fabricación de una microfluídica y un sistema óptico de inspección ad-hoc, ha permitido validar el biosensor propuesto para la monitorización de ciertas enfermedades. El trabajo, extensible a otros biomarcadores de interés, puede suponer un avance en el desarrollo de sistemas de diagnóstico point-of-care en el campo creciente de las biopsias líquidas.

ABSTRACT: In this thesis work a scalable biosensor based on plasmonic technology has been investigated and developed. The biosensor consists of sensing chips made of periodic nanoholes arrays on gold thin films. The proposed biosensor allows not only the quantification of protein concentration in a biological sample but also, cell identification and counting. Therefore, it is presented as an alternative solution for its implementation in diagnosis or therapy monitoring of relevant diseases, such as cancer, autoimmune inflammatory diseases or any other pathology with well-known biomarkers. This research, thanks to the design and fabrication of a novel and suitable optical setup and microfluidic system, has allowed the validation of the proposed biosensor for specific diseases monitoring. This work, extensible to other biomarkers of interest, could represent an important progress in the development of point-of-care diagnosis systems for the increasing medicine based on liquid biopsies.