Design of cell-interacting self-assembled nanostructures for biomedical applications

Abstract

Marine environments are influenced by a wide diversity of anthropogenic and natural substances and organisms that can have adverse effects on human health and ecosystems. These include pesticide residues, PAHs, transition metals, biotoxins and even different types of pathogens. Most of the current methods are time demanding, poorly sensitive, and neither selective enough not yet implemented into quality control labs. Therefore, there is an urgent need of direct information through real-time monitoring of the aquatic environments in order to predict and prevent potential damages produced by either man activities or the natural microbiota. In this respect, SERS offers an exceptional opportunity for the development of novel and efficient sensing strategies for implementation in real time and remote detection devices. Thus, a rational design of novel, efficient and flexible plasmonic substrates for SERS detection that improves the applicability and speed of the SERS environmental analysis needs to be developed. The goal of this work consists in the development of a radically new generation of biosensors, based on the combined use of nanochemistry, molecular recognition, bio-functionalization, and SERS. This highly innovative, inter- and multidisciplinary approach seeks to implement a sensing strategy with unique capabilities for specific, in situ, precise and real time measurements of man-made chemical contaminants, natural biotoxins and their producers (algae) in marine environments. As a result, this multidisciplinary proposal will go beyond the state-of-the-art of the in situ real-time detection of marine pollutants. Hence, we will work in the development of molecular strategies for SERS selective sensing in complex marine environments using designed colloidal plasmonic nanostructures.

Los ambientes marinos están influenciados por una amplia diversidad de sustancias y organismos antropogénicos y naturales que pueden tener efectos adversos sobre la salud humana y los ecosistemas. Estos incluyen residuos de plaguicidas, hidrocarburos aromáticos policíclicos, metales de transición, biotoxinas e incluso diferentes tipos de patógenos. La mayoría de los métodos actuales son el tiempo exigente, poco sensible, y tampoco selectiva todavía no lo suficiente en práctica en los laboratorios de control de calidad. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de información directa a través de la monitorización en tiempo real de los ambientes acuáticos con el fin de predecir y prevenir los posibles daños producidos por cualquiera de las actividades del hombre o de la microbiota natural. A este respecto, SERS ofrece una oportunidad excepcional para el desarrollo de nuevas y eficaces estrategias de detección para la ejecución en tiempo real y dispositivos de detección a distancia. Por lo tanto, un diseño racional de nuevos, eficientes y flexibles sustratos plasmónicas para la detección SERS que mejora la aplicabilidad y la velocidad del análisis ambiental SERS necesita ser desarrollado. El objetivo de este trabajo consiste en el desarrollo de una radicalmente nueva generación de biosensores, basado en el uso combinado de nanoquímica, reconocimiento molecular, bio-funcionalización, y SERS. Este enfoque altamente innovador, inter y multidisciplinario busca implementar una estrategia de detección con capacidades únicas para la específica, in situ, medidas de tiempo precisa y real de los contaminantes químicos artificiales, biotoxinas naturales y sus productores (algas) en los ambientes marinos. Como resultado de ello, esta propuesta multidisciplinar irá más allá del estado de la técnica de la detección en tiempo real in situ de los contaminantes del mar. Por lo tanto, vamos a trabajar en el desarrollo de estrategias moleculares para la detección selectiva SERS en ambientes marinos complejos usando nanoestructuras diseñadas plasmónicas coloidales.

Os ambientes mariños son influídos por unha diversidade ancha de anthropogenic e organismos e substancias naturais que poden ter efectos adversos en ecosistemas e saúde humana. Estes inclúen pesticide residuos, PAHs, metais de transición, biotoxins e tipos diferentes uniformes de patóxenos. A maioría dos métodos actuais é tempo reclamando, pobremente sensíbel, e tampouco bastante selectivo non aínda aplicado a laboratorios de control da calidade. Por tanto, hai unha necesidade urxente de información directa por real-o tempo que controla dos ambientes acuáticos para predicir e evitar os danos potenciais producido tanto por actividades humanas como por microbiota natural. Neste respecto, SERS ofrece unha oportunidade excepcional para o desenvolvemento de novel e eficiente notando estratexias para implementación en tempo real e dispositivos de detección remota. Así, un deseño racional de novela, eficiente e flexíbel plasmonic substrates para detección de SERS que mellora o applicabilidad e velocidade do SERS necesidades de análise medioambiental para ser desenvolvido. O obxectivo deste traballo consiste no desenvolvemento dunha xeración radicalmente nova de biosensors, baseado no uso combinado de nanochemistry, recoñecemento molecular, bio-functionalization, e SERS. Isto altamente innovador, inter- e a aproximación multidisciplinar busca para aplicar unha estratexia de notar con capacidades únicas para específico, en situ, tempo preciso e real medidas de home-feito químico contaminants, natural biotoxins e os seus produtores (algae) en ambientes mariños. Como resultado, esta proposta multidisciplinar irá máis aló o "state-of-art" o in situ detección de tempo real de contaminantes mariños. Por iso, traballaremos no desenvolvemento de estratexias moleculares para SERS selectivo notando nos ambientes mariños complexos que utilizan deseñado colloidal plasmonic nanostructures.