Resumen
La tesis doctoral titulada "Nuevos materiales con propiedades avanzadas para biosensado óptico sin marcaje" aborda el desarrollo de biosensores ópticos sin marcaje basados en hidrogeles biofuncionalizados transformados en redes difractivas que actúan como transductores ópticos, respondiendo a las demandas del diagnóstico in vitro, la medicina personalizada y las tecnologías portátiles para monitoreo en tiempo real. En el Capítulo 1 se presentan los conceptos fundamentales sobre biosensores, sus tipos, componentes y funcionamiento, destacando los biosensores holográficos y los hidrogeles como matrices de soporte, y proponiendo el uso de hidrogeles con anillos deslizantes para biosensado holográfico. El Capítulo 2 define los objetivos generales y específicos de la investigación, desarrollados en los capítulos experimentales. El Capítulo 3 ofrece una revisión crítica del estado del arte de biosensores holográficos basados en hidrogeles, sus principios de fabricación, métodos de detección y aplicaciones biomédicas, justificando la combinación de redes difractivas y polímeros sensibles como enfoque experimental. En el Capítulo 4 se presentan biosensores con redes de relieve superficial sobre hidrogeles de acrilamida biofuncionalizados con albúmina sérica bovina, demostrando detección directa de anticuerpos anti-BSA sin marcadores, optimizando transparencia y capacidad de hinchamiento, y logrando detecciones en niveles sub-mg L¿¹, además de validar detección de inmunoglobulinas G. El Capítulo 5 introduce hidrogeles tipo slide-ring con polirotaxanos, mejorando sensibilidad y estabilidad, reduciendo bioreceptores y validando clínicamente el sistema con sueros reales con recuperaciones del 70-75%. El Capítulo 6 se enfoca en la detección de la proteína C reactiva, biomarcador clave en inflamación y riesgo cardiovascular, mediante un hidrogel con fosforilcolina y polirotaxanos metilados, alcanzando límites de detección de 0,3 mg L¿¹ y recuperaciones del 91-99%, demostrando alta sensibilidad y especificidad con ensayos de una hora. El Capítulo 7 desarrolla redes holográficas de volumen en hidrogeles biofuncionalizados mediante interferencia de doble haz, obteniendo biosensores portátiles, sensibles y estables, validados en el Centre for Industrial and Engineering Optics de la TU Dublin, consolidando bases para futuras aplicaciones clínicas. El Capítulo 8 compara metodologías de grabación con máscaras de fase y estrategias de incorporación del biorreceptor, demostrando que la unión dinámica mediante ciclodextrinas móviles mejora notablemente la biodisponibilidad y sensibilidad del sistema, aportando una innovación relevante en el control dinámico de elementos bioactivos en materiales blandos. Finalmente, el Capítulo 9 resume las conclusiones generales, confirmando el éxito en el desarrollo de hidrogeles biofuncionalizados aplicables a biosensores ópticos sin marcaje, caracterizados por especificidad, reproducibilidad, bajo coste y viabilidad para aplicaciones reales. En conjunto, la tesis aporta un recorrido integral desde la teoría hasta la validación experimental, demostrando la viabilidad de biosensores regenerables, adaptativos y portátiles para diagnóstico temprano y personalizado, abriendo nuevas perspectivas para la biomedicina, los dispositivos wearables y las tecnologías de atención primaria.
