Diseño de un dispositivo 'read out' inalámbrico para procesar potenciales redox con biosensores

Abstract

En la presente Tesis se describe el diseño de un sistema basado en la teoría de mediciones voltamperimétricas, con capacidad de operar con microfluidos y detectar material de ADN a bajas concentraciones, en condiciones de corrientes débiles. Adicionalmente, se comprobó que el dispositivo read out tiene la capacidad de establecer una comunicación eficiente con la nube (Cloud) para la administración de los datos que genere con cada lectura. En este desarrollo se usaron amplificadores operacionales de instrumentación, así como otros elementos de precisión, según los requerimientos en las etapas del circuito. Asimismo, se implementó un algoritmo en lenguaje Python en el IDE Visual Studio Code, sobre una placa Raspberry Pi 4B+, la cual incorpora un módulo de comunicación Wi-Fi. Al usar el dispositivo en la detección de analitos biológicos, se ha sometido a pruebas con sondas basada en ADN. Las lecturas de voltametría cíclica muestran la capacidad del dispositivo para expresar la dinámica I/V de moléculas biológicas. Adicionalmente, el dispositivo se puede utilizar en biosensores que permitan discriminar cambios biológicos, con o sin patógenos; pero, se debe utilizar en ambientes con la bioseguridad pertinente.

This Thesis work describes the design of a system based on the theory of voltammetric measurements, with the ability to work with microfluidics and detect DNA material at low concentrations, under weak current conditions. In addition, it was proved that the read-out device has the capacity to establish an efficient communication with the Cloud for the management of the data generated with each reading. For the work, instrumentation class operational amplifiers were used, as well as other precision elements, according to the requirements of the circuit stages. Additionally, an algorithm in Python language was used in the IDE Visual Studio Code, on a Raspberry Pi 4B+ board, which incorporates a Wi-Fi communication module. When using the device in the detection of biological analytes, it was tested with DNA-based probes. Cyclic voltammetry readings showed the device's ability to express the I/V dynamics of biological molecules. Moreover, the device can be used in biosensors to discriminate biological changes, with or without pathogens; but, it must be operated in biosecure environments.