Desarrollo de plataformas fotónicas sensoras para la detección de biomarcadores

Esta tesis ha contribuido al desarrollo de biosensores basados en Resonancias de Modos con Pérdidas (Lossy Mode Resonance, LMR) al proponer la transición en el uso de fibra óptica a sustratos planos, destacando su simplicidad, bajo coste y gran versatilidad. Se presenta el desarrollo de una plataforma microfluídica basada en LMR en guía de onda plana y su aplicación en la detección de biomarcadores como anti-IgG, gliadina, antigliadina, VEGF e IL-6. Se comprueba el desempeño de los biosensores al utilizar tres estructuras de nanorecubrimientos—TiO₂, SiO₂+TiO₂ y Au+TiO₂—las cuales han probado su utilidad en la generación de LMRs y en la mejora de sus propiedades. Se emplean nanopartículas de oro, por primera vez, para amplificar la señal de los LMRs, logrando una mejora significativa en la sensibilidad. Los resultados obtenidos demuestran la versatilidad y eficacia del sistema propuesto y confirman que la plataforma microfluídica y el diseño basado en sustratos planos constituyen una base sólida para el desarrollo de dispositivos LMR adaptables a una amplia variedad de aplicaciones en áreas como la medicina, la biotecnología o la industria alimentaria.

This thesis advances the field of Lossy Mode Resonance (LMR) biosensors by transitioning from fiber optic substrates to planar waveguides, emphasizing their simplicity, cost-effectiveness, and versatility. It presents the development of an LMR-based microfluidic platform developed in planar waveguide and its application in detecting critical biomarkers such as anti-IgG, gliadin, antigliadin, VEGF, and IL-6. The performance of the biosensors is assessed when using three nanocoating structures—TiO₂, SiO₂+TiO₂, and Au+TiO₂—selected for their proven utility to generate LMRs and to improve their features. Notably, gold nanoparticles are employed for the first time to enhance signal in LMR sensors, significantly improving the sensitivity. The results obtained demonstrate the versatility and effectiveness of the proposed system, confirming that the microfluidic platform and the planar substrate-based design provide a robust foundation for the development of LMR devices adaptable to a wide range of applications in fields such as medicine, biotechnology, and food industry.