Examinando por Materia "Piezoeléctrico"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Baldosa Piezoeléctrica Para Alimentar Sistemas de Iluminación de Bajo Consumo Energético
    (Universidad EIA, 2013) Cifuentes Gutiérrez, Jorge Andrés
    La gran demanda energética en el mundo actual, ha ocasionado que muchos individuos se enfoquen en el estudio y la implementación de tecnologías más modernas para la generación, almacenamiento y utilización de energías renovables. Es por esto que el presente trabajo se centra en el diseño de una baldosa piezoeléctrica, la cual tiene la capacidad de tomar la energía mecánica proveniente de peatones y transformarla en energía eléctrica, la cual pueda ser almacenada en una batería y luego sirva como alimentación para un sistema de iluminación de baja potencia, en este caso, compuesto por LEDs. El proceso de diseño consta entonces de múltiples etapas, donde lo primero es elegir un material que sea apropiado como baldosa (el cual será instalado en el suelo), posteriormente se realiza un estudio de las características de los materiales piezoeléctricos para elegir así, el más conveniente para el proyecto. Una vez este proceso está listo, se procede a determinar una manera adecuada para fusionar la baldosa y el piezoeléctrico, haciendo que quede como un solo elemento, el cual para nuestro caso es el generador de energía eléctrica. El siguiente paso describe el diseño de los circuitos electrónicos, los cuales como primera instancia tienen el objetivo de convertir el voltaje alterno generado por el piezoeléctrico, en voltaje directo para que este pueda ser almacenado por una batería. En este paso se incluyen los circuitos de rectificación y almacenamiento, al igual que el circuito completo en el cual se incluye el sistema de iluminación con LEDs. Una vez concluido el diseño, se pasa a la etapa de simulaciones en donde se observa el comportamiento del sistema. Se empieza desde lo más simple (simulación eléctrica de un solo piezoeléctrico), hasta la simulación final que emula un comportamiento de todo el sistema más aproximado a la realidad, donde se tiene en cuenta la compresión generada sobre cada piezoeléctrico para hallar así, la respuesta eléctrica del circuito.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Inmovilización de sondas de ADN como bioreceptor de un genosensor piezoeléctrico y su evaluación mediante técnicas de caracterización para superficies
    (Universidad EIA, 2017) Galvis Escobar, Sara; Jaramillo Grajales, Marisol
    La detección de ADN como metodología de diagnóstico en pacientes y de evaluación de indicadores de calidad de productos o condiciones ambientales, ha surgido como una alternativa de interés en los últimos años, esto por sus muchas ventajas como rapidez, múltiples aplicaciones y sencillez de los ensayos. Los biosensores son un ejemplo de tecnología novedosa para detección de ADN, una tecnología rápida, sencilla y precisa que permiten la detección de diferentes moléculas y por diferentes sistemas de transducción, variables que los distribuyen en diferentes categorías. Por esto, un biosensor que detecte la hibridación de cadenas complementarias de ADN, se llama un genosensor y si este utiliza los cambios de frecuencia por alteraciones másicas en cristales piezoeléctricos o micro balanzas de cuarzo como sistema de transducción, entonces se clasifica como un genosensor piezoeléctrico. Una de las partes más importantes de estos genosensores es la superficie, dado que allí es donde se encontrarán las moléculas inmovilizadas, entre ellas el bioreceptor, de las cuales dependerán las señalas producidas y que podrán ser analizadas. La caracterización de estas superficies por medio de diferentes metodologías, posee entonces una importancia alta para el mejor entendimiento, optimización y resultados de estas tecnologías. En el presente trabajo se realizó una revisión bibliográfica de las diferentes metodologías de caracterización de superficies metálicas y que estuvieran disponibles, para el conocimiento de su funcionamiento y potencial aplicación para caracterización de superficies inmovilizadas con ADN. También se inmovilizaron sondas de ADN de cadena sencilla sobre electrodos de oro de cristales de cuarzo de 10 MHz. Para este proceso se comenzó con la conjugación química del ADN y su posterior separación por precipitación, etapa necesaria para formar un enlace fosforamidita que permita la inmovilización de la sonda. La metodología aplicada en el proceso de inmovilización de sondas de ADN fue la formación de monocapas autoensambladas mixtas (MSAM), inmovilizando diferentes concentraciones de ADN en solución: 40, 20, 10, 7.5, 5, 2.5, 1.2, 0.625, 0.3125, 0.15625 y 0.02604 µM. Estas superficies funcionalizadas fueron caracterizadas por medio de Espectroscopia infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR), se analizaron las bandas de interés (SAM, activación y ADN) y se realizó una curva de calibración, la cual tuvo un coeficiente de correlación R2=0,98989 y presentó limites inferiores y superiores de 40 y 0.02604 uM respectivamente.
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    Inmovilización de sondas de ADN para un genosensor piezoeléctrico de alta frecuencia
    (Universidad EIA, 2016) Ortiz Monsalve, Camilo; Jaramillo Grajales, Marisol
    En la actualidad la detección y análisis del ADN han tenido un particular interés, no sólo por su gran importancia en investigación sino también por la gran cantidad de aplicaciones. En respuesta a la necesidad de nuevas tecnologías de detección rápidas y sencillas surgen los biosensores. Estos pueden clasificarse según su sistema de transducción o según el evento biológico que detecten. Específicamente se le denomina genosensor a aquel dispositivo con capacidad de detectar la hibridación entre cadenas complementarias de ADN. Un genosensor piezoeléctrico es un dispositivo con capacidad de detectar la hibridación de las cadenas complementarias de ADN detectando los cambios de masa utilizando un cristal piezoeléctrico. Los cristales piezoeléctricos dan lugar a las microbalanzas de cristal de cuarzo (QCM) y es sobre este sistema transductor donde se realiza la inmovilización del biorreceptor, proceso fundamental en el desarrollo de este tipo de dispositivos. En la actualidad es posible trabajar con microbalanzas de cristal cuarzo de alta frecuencia (HFF-QCM), las cuales presentan una mayor sensibilidad que las QCM convencionales. En el presente trabajo se inmovilizaron sondas de ADN de cadena sencilla para un genosensor piezoeléctrico de alta frecuencia; se comenzó por la conjugación química del ADN mediante la adición de un grupo amino en su extremo 5’ formando un enlace fosforamidita. Este proceso incluye una etapa posterior de separación por precipitación con alcoholes. La conjugación química se evaluó inmovilizando ADN sobre cristales de 10 y 100 MHz. Este proceso de inmovilización inició con la de formación de la SAM utilizando alcanotioles, con ácidos carboxílicos como grupo funcional, seguido por la activación de los mismos mediante solución de EDC y NHS. Para los dos tipos de cristales se inmovilizó en primer lugar una molécula modelo (BSA) seguido por la inmovilización de ADN. En los cristales de 10 MHz la inmovilización se caracterizó utilizando FTIR, y en los de 100 MHz se evaluó la respuesta del biosensor en tiempo real, incluyendo la variaciones en la concentración de ADN conjugado. Posteriormente se evaluó la hibridación entre las cadenas complementarias de ADN en diferentes buffer y temperaturas, utilizando espectroscopia UV. También se analizó la respuesta del biosensor ante la hibridación. Los resultados obtenidos mediante espectroscopia ultravioleta mostraron un porcentaje de recuperación del ADN cercano al 80% con un alto grado de pureza. Adicionalmente los espectros obtenidos de los cristales de 10 MHz evidenciaron la inmovilización BSA y ADN respectivamente. En los cristales de 100 MHz el proceso de inmovilización mostró una disminución en la fase para ambas biomoléculas, que confirma la formación del enlace covalente entre la SAM activada y el analito. El análisis en el biosensor permitió establecer que la concentración de ADN a inmovilizar es 1 µM. Adicionalmente, se concluyó que la condición a utilizar para la hibridación es el buffer TB a 25 °C. Finalmente, la inyección de la cadena de ADN complementaria mostró disminución en la fase, que indica que la hibridación se dio satisfactoriamente.
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    Inmunosensor piezoeléctrico de alta frecuencia (100 MHz) para la detección y cuantificación de una molécula modelo
    (Universidad EIA, 2017) Buitrago Mejía, Laura; Jaramillo Grajales, Marisol (Directora); Ortiz Monsalve, Camilo; Barrientos Urdinola, Kaory
    Los inmunosensores piezoeléctricos son dispositivos que detectan la formación de complejos inmunes a través del cambio en la frecuencia de resonancia o fase del cristal piezoeléctrico ocasionado por los cambios de masa en su superficie. La microbalanza de cristal de cuarzo (QCM) que emplean los inmunosensores piezoeléctricos convencionales como transductor tiene una frecuencia fundamental entre 5-20MHz, sin embargo, en la actualidad se han desarrollado QCM de alta frecuencia que proporcionan mayor sensibilidad. En el presente trabajo se describe la metodología para la detección del anticuerpo anti-BSA por medio de un sensor piezoeléctrico, a partir de la inmovilización sobre electrodos de oro de cristales de cuarzo de 100 MHz (considerados de alta frecuencia) de su antígeno albumina sérica de bovino- BSA (molécula modelo). El primer paso fue determinar la concentración de biorreceptor (BSA) a inmovilizar, para lo cual se inmovilizaron tres concentraciones diferentes de BSA (10, 1 y 0.1 mg/ml) en flujo sobre el cristal de 100 MHz y se evaluaron los cambios en la fase del sensor. Para la inmovilización, se utilizaron monocapas autoensambladas mixtas (MSAM), compuestas de 11 mercapto-1undecanol (MUD) y ácido 16-mercaptohexadecanoico (MHDA), en una proporción 50:1 respectivamente, que seguidamente se activaron con EDC y NHS. La concentración que ocasionó el mayor aumento en la fase del sensor de 100 MHz fue 10 mg/ml, motivo por el cual se eligió para ser la concentración del biorreceptor. Con el fin de corroborar la inmovilización de BSA con el método utilizado sobre la superficie del cristal, se inmovilizaron esas mismas concentraciones sobre cristales de 10 MHz y se caracterizaron utilizando espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). Una vez determinada la concentración de BSA, se procedió a realizar curvas de calibración del cambio en la concentración de anti-BSA vs el cambio en la fase del sensor inmovilizando el biorreceptor mediante dos métodos, en batch y en flujo, para luego comparar cuál de los dos era el más adecuado. Las concentraciones de anti-BSA utilizadas fueron 30, 10, 1, 0.1, 0.01 µg/ml y 30, 17.3, 10, 5.7, 3.3, 1.9 µg/ml (cada una por duplicado) para las curvas con inmovilización de BSA en batch y en flujo respectivamente. La curva con inmovilización de BSA en batch mostró un límite de detección (LOD) de 0.1 µg/ml y un rango lineal entre 0.01-1 µg/ml, mientras que la curva con inmovilización de BSA en flujo mostró un LOD de 1.9 µg/ml y un rango lineal entre 1.9-5.77 µg/ml. Dada esta gran diferencia, se repitió el punto de 10 µg/ml de anti-BSA con inmovilización de BSA en flujo, esta vez utilizando alcanotioles recién preparados y la señal generada en el sensor fue de 667.5 mV, 8 veces mayor que en el primer ensayo. La caracterización con el FTIR mostró la efectividad del método utilizado al evidenciar la presencia de BSA.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Sistema de recuperación de la energía cinética y potencial generadas por la actividad humana del desplazamiento físico
    (Universidad EIA, 2022) Thomas Siegler, Julien Hugues; Castrillón Hoyos, Julian; Cock Ramírez, Jorge Andrés
    RESUMEN: En la actualidad existen diferentes métodos para la generación de energía eléctrica, como lo son centrales nucleares, hidroeléctricas, o la quema de combustibles fósiles, siendo estas las más conocidas y utilizadas, pero también las más contaminantes y responsables en gran medida del cambio climático y efecto invernadero, por esta razón es imprescindible encontrar nuevos métodos que permitan generar energía de una manera más limpia, y para esto es necesario saber que en nuestras actividades diarias como caminar, dormir, respirar y demás, existen energías que se pierden, lo cual es el punto de partida para el presente trabajo, el cual se enfoca concretamente en la recolección de la energía que se genera al caminar gracias a la fuerza y vibración que se produce al tocar el suelo en cada paso. Para lograr lo mencionado será necesario diseñar y construir un dispositivo, el cual permita recolectar dicha energía, en el caso específico de este trabajo, esto será posible gracias a sensores piezoeléctricos, los cuales tienen la propiedad de captar diferencias de voltaje a partir de vibraciones. Para esto será necesario elegir un piezoeléctrico apropiado para la captación de energía, además de una estructura que aproveche al máximo las vibraciones producidas por las personas al caminar.