Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseFTJ_TESE.pdf: 4834280 bytes, checksum: 1a618560296186081bd6c34117d226be (MD5) Previous issue date: 2012-07-04 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Thin commercial aluminum electrolytic and passed through reactions was obtained with anodic alumina membranes nanopores. These materials have applications in areas recognized electronic, biomedical, chemical and biological weapons, especially in obtaining nanostructures using these membranes as a substrate or template for processing nanowires, nanodots and nanofibers for applications noble. Previous studies showed that the membranes that have undergone heat treatment temperature to 1300? C underwent changes in morphology, crystal structure and optical properties. This aim, this thesis, a study of the heat treatment of porous anodic alumina membranes, in order to obtain and to characterize the behavior changes structures during the crystallization process of the membranes, at temperatures ranging between 300 and 1700? C. It was therefore necessary to mount a system formed by a tubular furnace resistive alumina tube and controlled environment, applying flux with special blend of Ag-87% and 13% N2, in which argon had the role of carrying out the oxygen nitrogen system and induce the closing of the pores during the densification of the membrane. The duration of heat treatment ranged from 60 to 15 minutes, at temperatures from 300 to 1700? C respectively. With the heat treatment occurred: a drastic reduction of porosity, grain growth and increased translucency of the membrane. For the characterization of the membranes were analyzed properties: Physical - thermogravimetric, X-ray diffraction, BET surface area; morphological - SEM, EDS through compositional and, optical absorbance, and transmittance in the UV-VIS, and FTIR. The results using the SEM showed that crystallization has occurred, densification and significant changes in membrane structure, as well as obtaining microtube, the BET analysis showed a decrease in specific surface area of the membranes has to 44.381 m2.g-1 to less than 1.8 m2.g-1 and in the analysis of transmittance and absorbance was found a value of 16.5% in the range of 800 nm, characteristic of the near infrared and FTIR have confirmed the molecular groups of the material. Thus, one can say that the membranes were mixed characteristics and properties which qualify for use in gas filtration system, as well as applications in the range of optical wavelength of the infra-red, and as a substrate of nanomaterials. This requires the continuation and deepening of additional study / L?minas delgadas de alum?nio comercial passaram por rea??es eletrol?ticas e obtiveram-se membranas de alumina an?dica com nanoporos. Estes materiais t?m reconhecidas aplica??es nas ?reas eletr?nicas, biom?dicas, qu?micas e biol?gicas, principalmente, na obten??o de nanoestruturas utilizando estas membranas como substrato ou molde para processamento de nanofios, nanopontos e nanofibras para aplica??es nobres. Estudos anteriores apontaram que as membranas que passaram por tratamentos t?rmicos at? a temperatura de 1300? C, sofreram altera??es na morfologia, na estrutura cristalina e nas propriedades ?pticas. O objetivo deste trabalho foi o estudo do tratamento t?rmico de membranas de alumina an?dica porosas, com o intuito de obter e caracterizar as altera??es de comportamento das estruturas, durante o processo de cristaliza??o das membranas, em temperaturas que variaram entre 300 e 1700? C. Assim, foi necess?rio montar um sistema formado por um forno resistivo tubular e tubo de alumina com ambiente controlado, aplicando fluxo com mistura especial de Ar-87% e N2-13%, no qual o arg?nio teve o papel de carrear o oxig?nio para fora do sistema e o nitrog?nio de induzir o fechamento dos poros, durante a densifica??o das membranas. A dura??o dos tratamentos t?rmicos variou de 60 a 15 minutos, para as temperaturas de 300 at? 1700? C respectivamente. Com o tratamento t?rmico ocorreu redu??o dr?stica da porosidade, crescimento do gr?o e aumento da translucidez da membrana. Para a caracteriza??o das membranas, foram feitas an?lises das propriedades: f?sica - termogravim?trica; difra??o de raios-X, ?rea superficial BET; morfol?gica - MEV, composicional atrav?s do EDS; e, ?ptica - transmit?ncia e absorb?ncia no UV-VIS e FTIR. Os resultados por meio do MEV mostraram que ocorreu cristaliza??o, densifica??o e mudan?as significativas na estrutura das membranas, bem como, a obten??o de microtubo; a an?lise de BET constatou uma diminui??o na ?rea superficial espec?fica das membranas que passou de 44,381m2.g-1, para menos de 1,8m2.g-1; na an?lise de transmit?ncia e absorb?ncia foi encontrado um valor de 16,5 % na faixa de 800nm, caracter?stico do infravermelho pr?ximo e no FTIR foram confirmadas os grupos moleculares do material. Assim, pode-se afirmar que as membranas apresentaram caracter?sticas mistas e propriedades que as qualificam para o uso em sistema de filtra??o de gases, bem como, de aplica??es ?ticas na faixa do comprimento de onda do Infravermelho, e como substrato de nanomateriais. Isto requer a continuidade e aprofundamento em estudos complementares

Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-16T17:19:17Z No. of bitstreams: 1 CAROSSI_Lory_2017.pdf: 61131706 bytes, checksum: 687def06b5a758fcb457d49f53a494b1 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-16T17:19:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 CAROSSI_Lory_2017.pdf: 61131706 bytes, checksum: 687def06b5a758fcb457d49f53a494b1 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-16T17:19:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 CAROSSI_Lory_2017.pdf: 61131706 bytes, checksum: 687def06b5a758fcb457d49f53a494b1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-16T17:19:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CAROSSI_Lory_2017.pdf: 61131706 bytes, checksum: 687def06b5a758fcb457d49f53a494b1 (MD5) Previous issue date: 2015-02-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nanoporous anodic alumina films (NAA) may present different behavior to reflectance and photoluminescence techniques, with Fabry-Pérot interferences and waveguide properties. This phenomenon makes possible the use of NAA as transducer signal in optical sensors. In this work, we investigated how the pre-treatment, the number of steps of anodizing, the anodizing electrolyte mode and temperature affect electrochemical characteristics, morphological and optical mainly NAA. As a result, it was noticeable that the realization of electropolishing is necessary for both the NAA with good regularity as to make it possible to obtain a spectrum with the Fabry-Pérot interference. If the fabrication of NAA is done in two steps, it is possible to obtain reflectance spectra and luminescence fringed with better amplitudes, areas and heights. Regarding the anodizing mode, both the NAA anodized in galvanostatic how potentiostatic showed similar morphologies and spectra with fringes, but the interferences were better defined when the galvanostatic mode was performed. Regarding the temperature, it was noticeable that the change of this parameter leads influences the porous oxide thickness. The spectrum of the luminescence and reflectance increasing the electrolyte temperature caused an increase in interference. However, the range and resolution of interference decreased with increasing temperature. The oxide thicknesses were estimated by energy variation (?E), graph slope between order and 1/? and fast Fourier transform (FFT) techniques. The ratio of film thickness and pore diameter (L/dp) was performed to validate the NAA films with better waveguides property. Moreover, the surface composition analysis of NAA films anodized in phosphoric acid, oxalic acid and mixtures thereof by backscattering spectroscopy Rutherford (RBS) was performed. From simulations it was possible to note that the amount of carbon in the porous oxide structure is practically zero, which may indicate that the origin of the luminescence is related to the presence of more centers F. / Filmes de alumina anódica porosa (AAP) podem apresentar, espectros de reflectância e luminescência com interferências de Fabry-Pérot e propriedades de guias de onda. Esse fenômeno possibilita que a AAP possa ser utilizada como plataforma em sensores ópticos. Neste trabalho, foi investigado como o pré-tratamento, o número de etapas de anodização, o modo de anodização e a temperatura do eletrólito afetam características eletroquímicas, morfológicas e principalmente ópticas da AAP. Como resultado, foi possível notar que a realização do eletropolimento é necessário para obter tanto a AAP com boa regularidade como para que seja possível obter um espectro com as interferências Fabry-Pérot. Se a fabricação da AAP for feita em duas etapas, é possível obter espectros de reflectância e luminescência com franjas com melhores amplitudes, áreas e alturas. Com relação ao modo de anodização, tanto as AAPs anodizadas em modo galvanostático como potenciostático apresentaram morfologias semelhantes e espectros com franjas, mas as interferências foram melhor definidas quando o modo galvanostático foi realizado. Com relação à temperatura, foi possível notar que a mudança desse parâmetro ocasiona influencia na espessura do óxido poroso. Quanto aos espectros de luminescência e reflectância, o aumento da temperatura do eletrólito ocasionou um aumento no número de interferências. Entretanto, a amplitude e a resolução das interferências diminuíram com o aumento da temperatura. A espessura do filme poroso foi estimada pelas técnicas de variação de energia (?E), coeficiente angular do gráfico entre ordem da interferência e 1/? e através da transformada rápida de Fourier (FFT). E foi utilizada a razão entre a espessura do filme e diâmetro do poro (Esp/Dp) para averiguar os filmes de AAP com guias de onda que pudessem ser utilizadas como substratos para sensores ópticos. Além disso, foi realizada a análise de composição superficial dos filmes de AAP anodizados em ácido fosfórico, oxálico e mistura destes ácidos pela técnica de espectroscopia de retroespalhamento de Rutherford (RBS). A partir das simulações realizadas foi possível notar que a quantidade que carbono na estrutura do oxido poroso é praticamente nula, o que pode indicar que a origem da luminescência está relacionada à presença dos centros F.

[ES] La presente tesis doctoral titulada "New nanostructured suports with signal amplification features for the detection of molecules and biomolecules of interest" se centra en el diseño y preparación de nuevos materiales híbridos orgánicos-inorgánicos constituidos por puertas moleculares soportadas sobre alúmina mesoporosa con el objetivo de desarrollar nuevos sistemas sensores con aplicaciones potenciales en el campo de la diagnosis y del control alimentario. En el primer capítulo de la tesis se introducen los conceptos en los que están basados los estudios realizados y los materiales preparados. A continuación, en el segundo capítulo se describen los objetivos generales de la tesis que serán abordados en los siguientes apartados. En el tercer capítulo se presenta el diseño y optimización de un nanodispositivo para la detección de la bacteria Mycoplasma fermentans. En primer lugar, los poros de una placa de alúmina mesoporosa se cargan con un indicador fluorescente (rodamina B). Seguidamente, la superficie es funcionalizada con una secuencia de ADN complementaria a una región altamente conservada de la subunidad ribosomal 16S de la bacteria Mycoplasma fermentans. El impedimento estérico generado por las secuencias de ADN ancladas al exterior de los poros impide la salida del indicador encapsulado. Únicamente en presencia de DNA de la bacteria Mycoplasma fermentans, se produce la apertura de los poros permitiéndose la difusión de la carga (rodamina B) que es posteriormente medida mediante espectroscopía de fluorescencia. En el capítulo cuatro se diseña de un nanodispositivo capaz de detectar de forma rápida, sensible y selectiva la bacteria Staphylococcus aureus. Para la preparación del material sensor, un soporte de alúmina mesoporosa es, en primer lugar, cargado con el indicador fluorescente rodamina B. A continuación, los poros del soporte son tapados mediante el anclaje de un aptámero que reconoce de forma específica la bacteria. Solamente en presencia de Staphylococcus aureus se produce la liberación del indicador encapsulado, que es posteriormente medido mediante espectroscopía de fluorescencia. Además, la respuesta obtenida es específica para Staphylococcus aureus. Este sistema ha sido ensayado en muestras reales. En el sexto capítulo, diseña un nanodispositivo híbrido orgánico-inorgánico consistente en un material de alúmina mesoporosa cubierto con una secuencia de ADN específica para la detección de ADN del hongo Pneumocystis jirovecii. En este caso, el soporte de alúmina cargado con rodamina B se recubre con una secuencia de ADN específica para el reconocimiento de este hongo. En presencia del organismo, la horquilla hibrida con el ADN del hongo, lo que resulta en una conformación triplex con elevada afinidad y estabilidad que induce, al mismo tiempo, el desplazamiento de este complejo de la superficie. Como consecuencia de este reconocimiento la carga se libera y es cuantificada mediante espectroscopía de fluorescencia. El sistema ha sido satisfactoriamente validado. En el séptimo capítulo, se diseña un sistema sensor con la capacidad de detectar gluten de forma rápida y sencilla en extractos de alimentos procesados y no procesados. Para ello, un soporte de alúmina mesoporosa se carga con rodamina B y los poros se recubren con un aptámero específicamente diseñado para la detección de la proteína gliadina, que constituye el 50 % del total del clúster de elementos que forman el gluten. La elevada afinidad y especificidad entre el aptámero y la proteína en cuestión hacen que en presencia de ésta se produzca un desplazamiento de la puerta molecular que permite la difusión del colorante encapsulado que es finalmente monitorizado mediante espectroscopía de fluorescencia. Finalmente, en el capítulo octavo se discuten de forma conjunta los resultados obtenidos en los capítulos anteriores y la potencial aplicación de los sistemas desarrollados en el actual sistem / [CA] La present tesi doctoral, titulada "New nanostructured supports with signal amplification features for the detection of molecules and biomolecules of interest", es centra en el disseny i preparació de nous materials híbrids orgànics-inorgànics constituïts per portes moleculars suportades sobre alúmina mesoporosa amb l'objectiu de desenvolupar nous sistemes sensors amb potencials aplicacions en el camp de la diagnosi i del control alimentari. En el primer capítol de la tesi s'introdueixen els conceptes en què estan basats els estudis realitzats i els materials preparats. A continuació, en el segon capítol es descriuen els objectius generals de la tesi que seran abordats en els següents apartats. En el tercer capítol es presenta el disseny i optimització d'un nanodispositiu per a la detecció de la bactèria Mycoplasma fermentans. Primerament, els porus d'una placa d'alúmina mesoporosa són carregats amb un indicador fluorescent (rodamina B). Seguidament, la superfície és funcionalitzada amb una seqüència d'ADN complementaria a una regió altament conservada de la subunitat ribosomal 16S de la bactèria Mycoplasma fermentans. L'impediment estèric generat per les seqüències d'ADN ancorades a l'exterior dels porus impedeix l'alliberament de l'indicador encapsulat. Únicament en presencia d'ADN de la bactèria Mycoplasma fermentans, es produeix l'obertura dels porus permetent la difusió de la càrrega (rodamina B) que és posteriorment mesurada mitjançant fluorescència. En el capítol quatre es dissenya un nanodispositiu capaç de detectar de forma ràpida, sensible i selectiva la bactèria Staphylococcus aureus. Per a la preparació del material sensor, el suport d'alúmina mesoporosa és, primerament, carregat amb l'indicador fluorescent rodamina B. A continuació, els porus del suport són tapats mitjançant l'ancoratge d'un aptàmer que reconeix de forma específica a la bactèria. Solament en presència de Staphylococcus aureus es produeix l'alliberament de l'indicador encapsulat, que és posteriorment mesurat mitjançant espectroscòpia de fluorescència. A més a més, la resposta obtinguda és específica per Staphylococcus aureus. Aquest sistema ha sigut validat amb mostres reals de pacients. En el sisè capítol, es dissenya un nanodispositiu híbrid orgànic-inorgànic consistent en un material d'alúmina mesoporosa cobert amb una seqüència d'ADN específica per a la detecció de l'ADN del fong Pneumocystis jirovecii. En aquest cas, el suport d'alúmina carregat amb l'indicador fluorescent rodamina B és recobert amb una seqüència d'ADN específica per al reconeixement d'aquest fong. En presència de l'organisme, la forquilla hibrida amb l'ADN del fong, resultant en una conformació triplex amb elevada afinitat i estabilitat, que indueix, al mateix temps, el desplaçament d'aquest complex de la superfície. Com a conseqüència d'aquest reconeixement la càrrega és alliberada i quantificada mitjançant espectroscòpia de fluorescència. El sistema ha sigut validat com a mètode diagnòstic mitjançant l'anàlisi de mostres reals de pacients. En el seté capítol, es dissenya un sistema sensor amb la capacitat de detectar gluten de forma ràpida i senzilla en extractes d'aliments processats i no processats. Per a això, un suport d'alúmina mesoporosa es carrega amb indicador fluorescent rodamina B i posteriorment és recobert amb un aptàmer específicament dissenyat per a la detecció de la proteïna gliadina, que constitueix el 50 % del total del clúster d'elements que formen el gluten. L'elevada afinitat i especificitat entre l'aptàmer i la proteïna en qüestió fa que en presència d'aquesta es produesca un desplaçament de la porta molecular que permet la difusió de la càrrega encapsulada i que serà finalment monitoritzada mitjançant espectroscòpia de fluorescència. Finalment, en el capítol vuité es discuteixen de manera conjunta els result / [EN] The PhD thesis hereby presented and entitled "New nanostructured supports with signal amplification features for the detection of molecules and biomolecules of interest", focuses in the design and preparation of new hybrid organic-inorganic materials constituted by molecular gates supported over mesoporous alumina with the aim of developing new sensor probes of potential applications in the fields of diagnosis and food control. In the first chapter, the concepts in which studies and prepared materials are based, are introduced. Next, the second chapter describes the general objectives of this thesis, which will be approached in the following sections. In the third chapter, it is presented in detail the design and optimization process of a nanodevice applied for the detection of Mycoplasma fermentans bacterium. First of all, mesoporous alumina porous films are charged with a fluorescent indicator (rhodamine B). Then, the surface is functionalized with a DNA sequence complementary to a highly conserved region of the 16S ribosomal subunit of the bacterium Mycoplasma fermentans. Steric hindrance generated by DNA sequences on the surface inhibits the release of the encapsulated indicator. Only in the presence of bacterium Mycoplasma fermentans DNA, molecular gates open, allowing payload diffusion to the solution, which is measured by fluorescence spectroscopy. In chapter four, it is carried out the design and optimization of a nanodevice able to detect Staphylococcus aureus bacterium in a fast, sensitive and selective way. For the sensor preparation, alumina mesoporous support is, first, loaded with the rhodamine B fluorescent dye. Then, the mesoporous are blocked through the attachment of an aptamer that recognises specifically this bacterium. Exclusively in the presence of Staphylococcus aureus it is accomplished the release of the encapsulated dye, which is later monitored by fluorescence spectroscopy. The response obtained is specific for Staphylococcus aureus. This system has been validated in real samples. In the sixth chapter, it is detailed the design and optimization process of a hybrid organic-inorganic nanodevice based on a capped mesoporous alumina material for the detection of Pneumocystis jirovecii fungus DNA. In this case, the mesoporous alumina support is loaded with a fluorescent dye and decorated with a specific oligonucleotide sequence designed for the recognition of Pneumocystis fungus. In the presence of the target organism, the fork-like oligonucleotide hybridises with the DNA of the fungus, which results in the adoption of a triplex conformation with high affinity and stability that induces, at the same time, the displacement of this complex from the surface. Consequently, the payload diffused to the solution is quantified through fluorescence spectroscopy. The system has been successfully validated. In the seventh chapter, it was developed a sensor system for gluten detection, in a quick and easy way, in processed and non-processed food extracts. For this, a mesoporous alumina support is loaded with the fluorescent dye rhodamine B, and later was functionalized with an aptamer specifically designed for the detection of gliadin, a protein that constitutes 50 % of average cluster elements that forms gluten. The protein-aptamer high affinity and specificity induce the displacement of the capping aptamer and cargo delivery, which is monitored through fluorescence spectroscopy. Finally, in the eighth chapter, the results obtained in the previous chapters and the potential application of the systems developed as health and food control system are discussed. / We thank the Spanish Government projects MAT2015-64139-C4-1-R, AGL2015-70235-C2-2-R, and TEC2015-71324-R (MINECO/FEDER, UE), the Generalitat Valenciana (project PROMETEOII/2014/047), the Catalan authority (project AGAUR 2014SGR1344), and ICREA under the 2014 ICREA Academia Award for support. This study was supported by the Spanish Government projects RTI2018-100910-B-C41 and SAF2017-82251-R (MCUI/AEI/FEDER, UE), the Generalitat Valenciana (project PROMETEO/2018/024), the Universitat Politècnica de València−Instituto de Investigación Sanitaria La Fe (B02-MIRSA project), CIBER-BBN (NANOPATH and valorization project CANDI-EYE) and co-financed by the EU through the Valencian Community ERDF PO 2014-2020. This research was funded by the Spanish Government, projects RTI2018-100910-B-C41 (MCUI/AEI/FEDER, UE) and CTQ2017-84415-R / Pla Blasco, L. (2021). New nanostructured supports with signal amplification features for the detection of molecules and biomolecules of interest [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/166500

[ES] La tesis doctoral "Nanostructured supports for the detection of pathogens and biomolecules of interest based on molecular gates with oligonucleotides" se centra en el diseño de nanomateriales híbridos orgánico-inorgánicos como biosensores innovadores para la detección rápida y específica de patógenos como el virus del papiloma humano (VPH) y la bacteria Vibrio vulnificus, así como biomoléculas relevantes como miR-4732-3p, relacionado con la cardiotoxicidad en pacientes con cáncer. Los sensores desarrollados, basados en puertas moleculares en alúmina mesoporosa y validados con muestras clínicas, destacan por su alta sensibilidad, especificidad, rapidez y facilidad de uso, lo que los hace prometedores para aplicaciones en diagnóstico y monitoreo ambiental. / [CA] The doctoral thesis "Nanostructured supports for the detection of pathogens and biomolecules of interest based on molecular gates with oligonucleotides" focuses on the design of organic-hybrid nanomaterialsInorganic as innovative biosensors for rapid and specific detection of pathogens such as human papillomavirus (HPV) and the bacterium Vibrio vulnificus, as well as relevant biomolecules such as miR-4732-3p, related to cardiotoxicity in cancer patients. The developed sensors, based on mesoporous alumina molecular gates and validated with clinical samples, stand out for their high sensitivity, specificity, speed and ease of use, which makes them promising for applications in diagnosis and environmental monitoring. / [EN] La tesi doctoral "Nanostructured supports for the detection of pathogens and biomolecules of interest based on molecular gates with oligonucleotides" se centra en el disseny de nanomaterials híbrids orgànic-inorgànics com biosensors innovadors per a la detecció ràpida i específica de patògens com el virus del papil·loma humà (VPH) i el bacteri Vibrio vulnificus, així com biomolècules rellevants com miR-4732-3p, relacionat amb la cardiotoxicitat en pacients amb càncer. Els sensors desenrotllats, basats en portes moleculars en alúmina mesoporosa i validats amb mostres clíniques, destaquen per la seua alta sensibilitat, especificitat, rapidesa i facilitat d'ús, la qual cosa els fa prometedors per a aplicacions en diagnòstic i monitoratge ambiental. / This research was supported by project PID2021-126304OB-C41 funded by MCIN/AEI and by European Regional Development Fund - A way of doing Europe. This work has received funding from the European Union’s Horizon 2020 Development of an Innovative Fluorogenic Biosensor for Direct Detection of Vibrio vulnificus, a Climate Change Biomarker research and innovation programme under grant agreement No 899708. This research was also supported by CIBER -Consorcio Centro de Investigación Biomédica en Red (CB06/01/2012), Instituto de Salud Carlos III, Ministerio de Ciencia e Innovación. This study forms part of the Advanced Materials programme (MFA/2022/049) and was supported by MCIN with funding from European Union NextGeneration EU (PRTR-C17.I1) and by Generalitat Valenciana. The study was also supported by the grants PID2020-120619RB-I00 funded by MCIN/AEI and CIAICO/2021/293 funded by “Conselleria de Educación, Universidades y Empleo” (Generalitat Valenciana, Spain). / Aranda Sobrino, MDLN. (2024). Nanostructured Supports for Detection of Pathogens and Biomolecules of Interest Based on Molecular Gates with Oligonucleotides [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/211237