Desenvolvimento de um novo sistema portátil de detecção de sequências específicas de ADN/ARN a partir de nanossondas de ouro com integração de sensores ópticos baseados na tecnologia do silício nanocristalino

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Nanotecnologias e Nanociências pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia.

O principal objectivo deste trabalho consiste em desenvolver uma plataforma optoelectrónica integrada, portátil e de baixo custo, recorrendo a sensores ópticos baseados na tecnologia do silício amorfo hidrogenado (a-Si:H), que permita potenciar a detecção colorimétrica associada à tecnologia de nanopartículas de ouro (AuNP). Estas AuNP podem ser funcionalizadas com moléculas biológicas de interesse, como ADN/ARN ou proteínas, entre outras, funcionando deste modo como sondas num método de detecção / diagnóstico molecular. As AuNP têm sido assunto de estudo intensivo nas últimas décadas, devido às suas excelentes propriedades ópticas (em especial a deslocação da banda de absorção, fenómeno da ressonância plasmónica de superfície), apresentando-se como grande promessa em aplicações biomédicas, pois podem ser facilmente funcionalizadas com moléculas de interesse. Estas nanopartículas podem ser preparadas numa gama vasta de tamanhos, com um elevado grau de precisão. Após preparação, são bastante estáveis, não representado um custo muito elevado,visto serem tipicamente utilizadas em baixas concentrações e volumes. Tendo em conta as propriedades excepcionais do a-Si:H, em termos de fotocondutividade e de conversão de uma radiação luminosa num sinal eléctrico, bem como o facto de se poder sintonizar e optimizar a região no visível a que estes dispositivos respondem, permite facilmente a incorporação destes sensores ópticos, com os métodos de detecção colorimétricos associados a AuNP. O trabalho foi dividido em três grandes fases: 1) optimização das camadas constituintes do dispositivo; 2) optimização das propriedades do dispositivo, 3) desenvolvimento da plataforma integrada. Os dispositivos desenvolvidos apresentam uma estrutura do tipo TCO-p-i’-i-n-metal, onde as camadas TCO e o metal são os contactos do dispositivo e as camadas p-i’-i-n as camadas semicondutoras, responsáveis pela geração e colecção das cargas eléctricas (efeito fotovoltaico). As camadas semicondutoras dos dispositivos foram produzidas em condições de plasma na região de transição entre o silício amorfo e o silício microcristalino. Na primeira fase, as propriedades ópticas e eléctricas das diferentes camadas que constituem o dispositivo final foram implementadas e caracterizadas individualmente, com o objectivo de seleccionar aquelas que permitissem fabricar os dispositivos com a qualidade desejada. Para o trabalho em questão, não era essencial um estudo aprofundado do efeito de cada uma das camadas no dispositivo, nem uma optimização das mesmas para o desenvolvimento de dispositivos com boas eficiências de conversão da energia solar em energia eléctrica. O objectivo era desenvolver e optimizar dispositivos com resposta espectral bem definida – segunda fase do trabalho.

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