15/04/2015 - Entwerfen Sie in Ihrer Biosensor-Dissertation auf optischen Resonanzen für medizinische Anwendungen

Menéame

Ein Telekommunikationsingenieur von der UPNA, Abian Bentor Helfer Leónz, hat in seiner Dissertation Biosensoren basierend auf optischen Resonanzen entwickelt, um in medizinischen Anwendungen wie z.B. der Nachweis von Zöliakie verwendet werden. Zusätzlich zu einer höheren Auflösung und Empfindlichkeit werden bei diesen Geräten viel billigere und vielseitigere Materialien als bei den heutigen Technologien (vor allem Gold und Edelmetalle) verwendet, so dass sie ein alternatives Potenzial für die Gestaltung von Biosensoren sein können.

Einen Biosensor ist ein Instrument, das biologische Moleküle (Biorezeptoren) verwendet, um andere biologische oder chemische Substanzen zu erkennen. In dieser These wurden Bioreceptoren biologische Moleküle genannt Antikörper, die der Organismus speziell zur Bekämpfung von Antigenen erstellt. Ein Antigen ist eine Substanz außerhalb des menschlichen Körpers, die unser Immunsystem als Bedrohung erkennt und auf die es reagiert, indem es Antikörper produziert, um es zu identifizieren und zu neutralisieren. Darüber hinaus besteht der Biosensor aus einem Substrat (wo das physikalische Phänomen auftritt, das die biologischen Reaktionen in verständliche Informationen übersetzt) und der Haftschicht, die die Antikörper an das Substrat bindet.

"Eine der Besonderheiten," so der Autor, "ist, dass wir als Substrat eine Siliziumwelle verwenden, bei der wir eine bestimmte Art von Resonanz erzeugen." Die entwickelten Biosensoren basieren auf der Bewegung der Wellenlänge der Resonanzen, die in Abhängigkeit von der Menge der erkannten Antigene erzeugt werden. "Wenn die Antikörper an Antigene gebunden sind, gibt es eine minimale Veränderung in der Wellenlänge, die unsere Biosensoren erkennen können." Dies ist dank der Auflösung dieser Biosensoren und ihrer Empfindlichkeit möglich, "die es ermöglicht, dass wir mit der Erhöhung der Antikörper-Antigen-Links sehen können, wie weit die Resonanzen in Wellenlängen verschoben werden."

Die Dissertation trägt den Titel "Study and design of thin-film-deposited optical biosensing devices based on wavelength detection of resonances" (Studie und Design von optischen biosensoren Geräten, die mit dünnen Filmen auf der Grundlage von Resonanzwellenlängenerkennung hinterlegt sind). Er wurde von den Professoren Ignacio del Villar Fernández und Jesús María Corres Sanz in der Abteilung für Elektro- und Elektroniktechnik der UPNA geleitet und erhielt die herausragende Qualifikation cum laude.

Medizinische Anwendung

Die Arbeit von Abian Supportro ist auf medizinische Anwendungen ausgerichtet. Je mehr Antigene in der Probe gefunden werden, desto fortgeschrittener ist die Krankheit. "Das ist es, was wir sehen werden: Wenn Sie in einem frühen oder endgültigen Zustand sind, haben Sie nur wenige Antigene und wenige Antikörper, so dass die Resonanz in Richtung Wellenlängen in der Nähe der Referenz-Linien bewegt werden. Wenn die Phase weiter fortgeschritten ist, werden die erkannten Konzentrationen höher sein, wodurch sich die Resonanz in der Wellenlänge stark verändern wird," erklärt er.

Die verwendete Technologie basiert auf Verlustmodi (RHGs, lossy mode resonances), in denen das Sensor Labor der Universität von Navarra Pionier ist. "Diese Technologie hat sich als ein potentieller Wettbewerber von der auf Oberflächenresonanzplasman basierenden (SPRs, Surface plaston resonances) erwiesen, die derzeit die meisten biosensorischen Anwendungen umfasst."

Diese Arbeit zielt letztlich darauf ab, die Parameter der optischen Leitungen zu optimieren, die verwendet werden, um Resonanzen zu erzeugen, die die bestmögliche Auflösung und Empfindlichkeit liefern, was im Bereich der Biosensoren von entscheidender Bedeutung ist. Im Anschluss an die durchgeführten Untersuchungen wurden zwei Preise auf den internationalen Konferenzen Trends in Nanotechnology 2012 und Optical Fibre Sensors 2014 vergeben. In letzterem wurde der Biosensor zum Nachweis einer Zöliakie entwickelt, und es wurde erreicht, dass im Vergleich zu den üblichen klinischen Werten die Antikörperkonzentration, die zur Diagnose dieser Erkrankung festgestellt wurde, reduziert wurde.

Abian Bentor Helfer Leónz

Er studierte Telekommunikationstechnik (2010) und der Master of Medical Engineering (2012) in der UPNA, in der er als Forschungspersonal in der Ausbildung im Sensor Labor arbeitet. Er ist Mitglied des Smart Cities Research Institute (Februar 2015) und Doktor in Engineering (März 2015). Er hat Update-Kurse zu Biomedizin und Nanotechnologien durchgeführt, die auf die Erkennung von Biomolekülen angewendet werden. Im Hieronymus-Zentrum von Ayanz erhielten sie zusammen mit anderen Projektpartnern ein Patent für aktive Verpackungsetiketten, eine Idee, die 2011 in den Crea Eibt-Preisen der Navarra-Regierung für Technologieprojekte ausgezeichnet wurde. Während seiner Ausbildung führte er einen sechsmonatigen Forschungsaufenthalt am Armani Research Lab der University of Southern California (Los Angeles, USA) durch. Er nahm an sechs Forschungsprojekten, 12 Artikeln in nationalen und internationalen Zeitschriften, 11 Beiträgen zu nationalen und internationalen Kongressen und 1 Kapitel in einem Buch in einem internationalen Verlag über Glasfaserbiosensoren teil. Darüber hinaus arbeitet sie an verschiedenen Blogs und wissenschaftlichen Verbreitungsaktivitäten.

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UPNA

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