Examinando por Materia "Fluorescencia"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Algoritmo basado en procesamiento de imágenes para la detección de un analito de interés utilizando carbon dots
    (Universidad EIA, 2022) Morillo Segovia, Gabriella; Betancur Ochoa, Juan Esteban; Barrientos Urdinola, Kaory
    RESUMEN: Según la Organización Mundial de la Salud (Who, 2017), poco menos de la mitad de la población mundial tiene acceso a diagnósticos médicos. Esto se da en principio por la falta de laboratorios, déficit de personal médico capacitado, y de equipos de diagnóstico adecuados, resultando en un acceso limitado a diagnósticos, servicios deficientes y calidad inadecuada. Por lo anterior, en este trabajo se pretende desarrollar un algoritmo basado en procesamiento de imágenes, para la detección de biomoléculas utilizando biosensores basados en Carbon Dots, para aportar al portafolio de tecnologías disponibles para diagnóstico. Para esto, se llevaron a cabo distintas técnicas de filtrado y segmentación en la imagen, y se validaron los resultados hallando la correlación entre los datos de intensidad obtenidos por medio de medidas de tendencia central como la moda y media. Se determinó que los datos de la moda de intensidad de la imagen con filtrado Gaussiano y sometidas a corrección del contraste muestran un comportamiento proporcional entre la fluorescencia y la concentración del analito de interés. Sin embargo, se halló una gran variabilidad entre los datos de diferentes tandas del sistema, respaldado por un bajo coeficiente de correlación, que indicaría que no es posible desarrollar un modelo representativo del comportamiento del sistema completo de muestras.
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    Análisis del efecto del pH y la concentración en un nanomaterial carbonoso para su potencial uso como biosensor
    (Universidad EIA, 2021) Villa Carmona, Valentina; Jaramillo Grajales, Marisol; Barrientos Urdinola, Kaory
    RESUMEN: Los nanomateriales carbonosos han sido objeto de estudio y han despertado gran interés en los últimos años, debido a que poseen propiedades como fluorescencia, biocompatibilidad y baja toxicidad, que les permite ser potencialmente útiles para el desarrollo de bioimágenes, liberación controlada de fármacos y biosensores (S. Zhang et al., 2019). Para el diseño de biosensores, la fluorescencia es uno de los métodos de detección más sensibles y con respuesta más rápida, es por esto, que surgió un proyecto para desarrollar un inmunosensor basado en nanomateriales carbonosos en la línea de investigación tecnologías para la obtención y detección de biomarcadores de la universidad EIA con la Universidad de Swansea. Para ello también surgió la necesidad de evaluar el efecto del pH y la concentración y como estas características podrían influir en el tamaño, fluorescencia, composición y estabilidad de los nanomateriales carbonosos y a su vez en el proceso para ser potencialmente utilizados en una aplicación como biosensor. Para esto, se caracterizaron los nanomateriales carbonosos proporcionados por el convenio del proyecto de la línea de investigación por FTIR, espectroscopia de fluorescencia, DLS y potencial Z, esto con el fin de conocer los grupos funcionales expuestos en la superficie, la intensidad de fluorescencia, el tamaño y la estabilidad, respectivamente y se procedió a elegir al nanomaterial Picea como el nanomaterial con propiedades más acordes para una posible aplicación en un biosensor, luego de esto, por medio de una revisión sistemática se evaluó el efecto del pH y la concentración en las propiedades de los nanomateriales carbonosos y se pudo concluir que el pH tiene efecto en la intensidad de fluorescencia, en los grupos de superficie y en la estabilidad, por otro lado, la concentración tiene efecto en la intensidad de fluorescencia, tamaño y estabilidad, sin embargo, lo más común es evaluar el efecto de ello en la intensidad de fluorescencia. Se seleccionó como pH optimo 8 debido a que en la literatura en un rango de 4 a 8 se obtiene una intensidad de fluorescencia relativamente constante, obteniendo para pH 8 en muchos artículos, la mayor intensidad de fluorescencia. La concentración varía debido a las características de los nanomateriales carbonosos sintetizados en cada trabajo, pero el rango encontrado en la revisión sistemática es de 5 – 6.4 mg/ml aproximadamente, a concentraciones muy altas los nanomateriales carbonosos tienden a agregarse, a aumentar su tamaño, y hay una disminución en la fluorescencia. A pesar de ello, también se concluyó que no hay muchos artículos que evalúen el efecto del pH y la concentración, incluso, hay muchos menos estudios para este último.
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    Desarrollo de un prototipo de biosensor basado en carbon dots para la detección de analitos de interés
    (Universidad EIA, 2022) Orozco Restrepo, Santiago; Cano Quintero, Juan Bernardo
    RESUMEN: En los últimos años, los biosensores se han vuelto una herramienta clave para la detección de diversos analitos como antícuerpos, pesticidas, aptámeros, entre otros, sin embargo, los costos de adquisición de estos dispositivos suelen ser elevados, debido al sistema de transducción robusto que utilizan algunos de ellos. Esta investigación se centrará en los biosensores ópticos, ya que estos ofrecen una mayor sensibilidad y tiempo corto de detección, debido a su funcionamiento basado generalmente en técnicas de fluorescencia emitida, entre los biosensores ópticos más conocidos se encuentran los de espectroscopía de fluorescencia y plasmón de superficie, pero estos suelen ser usados en ambientes controlados como laboratorios debido a sus mecanismos de acción. A raíz de este problema, en este trabajo de grado, se desarrollará un biosensor basado en Carbon dots para la detección de analitos de interés, el cual funcionará a través de la visión artificial, generando una reducción de costos.
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    Evaluación de la viabilidad de un inmunoensayo de flujo lateral basado en nanomateriales carbonosos como sistema de detección
    (Universidad EIA, 2020) Molina Echavarría, David Andrés; Jaramillo Grajales, Marisol; Marín Muñoz, Paula Andrea
    RESUMEN: Los inmunoensayos de flujo lateral presentan ventajas importantes frente a otras pruebas de laboratorio debido a que son rápidos, de bajo costo y se pueden utilizar en una amplia gama de aplicaciones. Sin embargo, se han tenido inconvenientes a la hora de acoplar ensayos cuantitativos debido a que su sensibilidad y rendimiento puede verse afectada por el tipo del reportero visual o etiqueta. Es por ello, que surge la necesidad de evaluar la viabilidad del desarrollo de un inmunoensayo de flujo lateral basado en nanomateriales carbonosos como un sistema de detección que permita la mejora en la sensibilidad y rendimiento de ensayos cuantitativos. En el presente trabajo, se seleccionó la estrategia de conjugación química mediada por la carbodiimida como la adecuada para llevar a cabo el proceso de conjugación entre los nanomateriales carbonosos y la proteína albumina sérica bovina (BSA), luego estos fueron inmovilizados sobre la región analítica del dispositivo mediante adsorción física pasiva en las membranas de nitrocelulosa y se realizaron pruebas de funcionamiento para evaluar la respuesta del sistema de detección frente a la presencia de la molécula anti-BSA. Finalmente, se determinó que es viable la implementación de este sistema de detección para su potencial aplicación como un inmunoensayo de flujo lateral, el cual es una plataforma novedosa de inmunodetección que permite plantear múltiples proyectos en diversas áreas de investigación, como análisis de muestras ambientales y biológicas debido a que se puede transferir fácilmente a otros analitos como biomarcadores proteicos clínicamente relevante. Además, esta plataforma basada en papel es fácil de usar, rentable y adecuada para aplicaciones de punto de atención y detección de múltiples analitos. Asimismo, existe la posibilidad de integrar los inmunoensayos de flujo lateral a los teléfonos inteligentes, lo que los convierte en dispositivos muy prometedores para la optimización y portabilidad. Además, estos sistemas como métodos de diagnóstico alternativo se pueden aplicar en áreas rurales y lugares de difícil acceso en Colombia, entre otros, en programas de detección de enfermedades como VIH, tuberculosis, enfermedades de transmisión sexual, SARS-CoV-2, entre otras.
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    Nanopartículas de oro como interruptor de fluorescencia para Carbon Dots sintetizados a partir de biochar
    (Universidad EIA, 2021) Camacho Navas, Maria Camila; Barrientos Urdinola, Kaory; Arango Velásquez, Juan Pablo
    RESUMEN: Los Carbon Dots (CDots) son materiales nanométricos con características como estabilidad fotoquímica y fisicoquímica, facilidad de modificación de su superficie y fluorescencia, que los hace una opción deseable para ser usados en el diseño de biosensores (Farshbaf et al., 2018). Sin embargo, para brindarles la especificidad a estas nanopartículas de presentar cambios en su fluorescencia únicamente por el analito de interés, es necesario ponerlo a interactuar con otro material que tenga propiedades de atenuación de dicha fluorescencia (Zu et al., 2017). Las nanopartículas de oro (AuNPs) han sido utilizadas previamente con éxito como atenuadores de fluorescencia de CDots en el diseño de biosensores (Xu et al., 2018; Yupeng et al., 2014). Sin embargo, debido a que las características de estos 2 nanomateriales varían según su fuente y método de síntesis, no se puede asegurar que, con el uso de CDots y AuNPs diferentes a los reportados, esta interacción funcione (Qin et al., 2019). Por tal motivo, este trabajo se basó en la evaluación de la extinción de fluorescencia producto de la interacción de CDots provenientes de Elaeis guineensis con AuNPs. Para ello, se sintetizaron y caracterizaron AuNPs a partir del método de reducción química, utilizando tomate de árbol como agente reductor y estabilizante de la reacción. Para su producción y posterior uso como moduladores de fluorescencia de CDots, se modificaron variables en el proceso de síntesis como la concentración del extracto y la temperatura. Esto permitió obtener AuNPs con un pico de absorbancia a 533 nm, potencial ζ de -10.61 ± 0.67 mV y diámetro hidrodinámico por volumen máximo entre 100-200 nm dado por evaluación DLS. Estos nanomateriales fueron comparados con los obtenidos a través del método Turkevich tradicional, que utiliza el citrato de sodio como agente reductor y estabilizante. De esto, se concluyó que el método Turkevich permite obtener AuNPs con las mejores características para atenuar la fluorescencia de los CDots, de acuerdo con las AuNPs utilizadas en la actualidad como extintores de fluorescencia. Finalmente, partiendo de la metodología de síntesis de AuNPs seleccionada se evaluó su interacción con CDots conjugados con Anti-BSA, modificando variables de pH de la solución de las AuNPs y relación v/v de la reacción. Así, se obtuvo que para un pH de la solución de AuNPs de 6.67 y una relación v/v de AuNPs:CDots (con la solución de CDots a 500 ppm) hay una extinción de fluorescencia del 27.3 %. Concluyendo así, que las AuNPs si funcionan como extintores de fluorescencia para CDots provenientes de Elaeis guineensis.
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    Síntesis y caracterización de carbon-dots a partir de una fuente renovable
    (Universidad EIA, 2021) Ríos Quintero, Carlos Daniel; Jaramillo Grajales, Marisol; Arango Velásquez, Juan Pablo
    RESUMEN: Los Carbon-Dots (C-Dots) son nanopartículas fluorescentes que están formadas mayoritariamente por elementos de carbono, su atractivo se encuentra en propiedades como su fluorescencia, biocompatibilidad y bajo costo de obtención, esta última es gracias al aprovechamiento de productos de desecho o materia orgánica de origen vegetal (biochar). Este trabajo de grado tiene como objetivo obtener C-Dots a partir de biochar de Elaeis guineensis (palma africana de aceite) por medio de síntesis verde para su potencial uso; para esto se llevaron a cabo diferentes métodos de producción de materiales nanométricos y se evaluó el efecto tanto de la naturaleza del precursor de carbono, como las variaciones de tiempo de carbonización y método utilizado para la síntesis (horno, autoclave y microondas), en las propiedades finales de los C-Dots. Además de esto, se compararon los resultados alcanzados con otro tipo de C-Dots altamente estudiados y estandarizados como los obtenidos a partir de ácido cítrico y se evaluó el impacto de un precursor de nitrógeno en las propiedades ópticas de estos últimos, utilizando técnicas de caracterización como la espectrofotometría de fluorescencia, que mide su intensidad y emisión de luz; potencial ζ, para la estabilidad coloidal; dispersión de luz dinámica, para el tamaño de las partículas y espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier para conocer los grupos funcionales en su superficie. También, a través de una revisión sistemática de la literatura se buscó analizar la importancia de los C-Dots en las últimas décadas, encontrando gran cantidad de aplicaciones en distintas áreas que no son solo científicas sino también prácticas como partes de dispositivos emisores de luz (LEDs), debido a la versatilidad que este tipo de tecnología posee. Cabe señalar, que los C-Dots obtenidos pueden ser potencialmente utilizados en aplicaciones como diagnóstico y tratamientos de enfermedades como el cáncer, tratamiento de aguas residuales e incluso fabricación de componentes electrónicos, debido a la semejanza de las propiedades obtenidas con los requerimientos de cada aplicación
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    PublicaciónAcceso abierto
    Sistema alternativo, para la detección de glucosa, con futuras aplicaciones para diabéticos
    (Universidad EIA, 2021) Cogollo Gómez, Angie Carolina; Londoño López, Martha Elena
    RESUMEN: A partir de una revisión sistemática del estado del arte, se propone el diseño de un sistema de medición de glucosa mediante el uso de materiales novedosos para configurar un compuesto de puntos de carbono y nanopartículas de plata (C-dots/AgNPs) para integrarlo con otros elementos químicos y llevarlo a un proceso mediante la técnica de fluorescencia que genera una luminosidad activada con la adición de concentraciones de peróxido de hidrógeno (H2O2), soluciones de glucosa y transferencia de energía. En el sistema se proyecta la utilización de equipos de alta tecnología que permitirán realizar análisis cuantitativos de la glucosa detectada; sin embargo, esta regla de luminosidad no se presenta en todos los ensayos analizados. El presente estudio es de tipo exploratorio, se identificaron algunas variables que influyen en la medición de glucosa a los pacientes diabéticos, tales como, exactitud en la medición de la glucosa, el tiempo de respuesta del sistema, no indoloro, vida útil del sistema, grado de invasión, seguridad y confiabilidad; luego se cotejaron con las variables y parámetros similares trabajados en las pruebas experimentales seleccionadas en la revisión sistemática, y mediante la metodología de Ulrich obtener el diseño en detalle. De los diferentes sistemas de detección de glucosa verificados, se estableció que los puntos de carbono será uno de los materiales que incursionará en el campo de la medición de glucosa.
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    Tira reactiva basada en nanopartículas de carbono (CNPs) para la detección de una biomolécula modelo
    (Universidad EIA, 2023) Moncada Barrera, Manuel Santiago; Jaramillo Grajales, Marisol; Cano Quintero, Juan Bernardo
    RESUMEN: en el continuo intento porque las tiras reactivas sean un método cuantitativo, y teniendo en cuenta que la sensibilidad y rendimiento del dispositivo puede verse afectada por el reportero visual o etiqueta que se utiliza, se han propuesto tiras reactivas basadas en nanopartículas de carbono (CNPs). Lo anterior, debido a que frente a las etiquetas clásicas utilizadas como las nanopartículas de oro (AuNPs), enzimas y nanopartículas magnéticas, entre otras, las CNPs poseen características de baja toxicidad, mayor facilidad de síntesis, exposición de grupos funcionales en su superficie sin ningún pretratamiento y excelentes propiedades fluorescentes, pudiendo mejorar en gran medida la sensibilidad analítica de las tiras reactivas y ofreciendo mayores ventajas. Por tanto, en este trabajo se sintetizaron CNPs a partir de ácido cítrico (AC) y etilendiamina (EDA) usando una metodología de síntesis asistida por microondas; lo anterior, variando las proporciones en volumen de AC y EDA, y la potencia del microondas, de acuerdo con lo que indicaba un diseño experimental de mezclas previamente planteado en el software Minitab. Para confirmar la presencia de CNPs, todos los puntos del diseño experimental se caracterizaron por espectroscopia UV-Vis, espectroscopia de fluorescencia, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), dispersión dinámica de luz (DLS) y potencial ζ. Luego para los puntos del diseño experimental de mezclas en que hubo presencia de CNPs se calculó la masa obtenida de la reacción y el rendimiento cuántico, con estos resultados y las mediciones del potencial ζ se utilizó la herramienta de optimización que brinda el software Minitab y se encontró que los valores óptimos de AC, EDA y potencia son 1,69 mL, 0,81 mL y 600 W, respectivamente. Se continuó trabajando con las CNPs del diseño experimental de mezclas sintetizadas con 1,875 mL de AC y 0,625 ml de EDA a una potencia de 600 W, ya que los valores de AC, EDA y potencia eran los más cercanos a los valores óptimos encontrados; estas CNPs tuvieron un rendimiento promedio de la reacción de 95,2 mg, un rendimiento cuántico promedio de 18,7 % y un potencial ζ promedio de -24,71 mV, además, se caracterizaron mediante micrografía electrónica de transmisión (TEM) que evidenció estructuras cristalinas con una apariencia amorfa y un tamaño menor a 10 nm. Más adelante, estas CNPs, concentradas a 1000 ppm, se conjugaron mediante el método de la carbodiimida con anticuerpos para albumina de suero bovino (anti-BSA) a una concentración final de 1 μg/mL. A continuación, los CNPs-antiBSA se inmovilizaron sobre una membrana de nitrocelulosa a través de una estrategia por adsorción y una estrategia por enlace covalente; finalmente se apagó la fluorescencia de los CNPs-antiBSA inmovilizados usando óxido de grafeno (OG) a una concentración de 25 y 50 ppm, y de esta manera se obtuvieron tiras reactivas de apagado – encendido. La tira reactiva desarrollada mantuvo su fluorescencia apagada cuando se sumergió durante 15 min en solución tampón fosfato salina (PBS) y su fluorescencia se encendió cuando se sumergió en PBS con presencia de albumina de suero bovino (BSA) a una concentración mayor a 0,1 μg/mL.