ELECTROCHEMICAL SENSORS BASED ON SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBES FOR BIOLOGICAL DETECTION

In this work thesis we aim at discussing electrochemical biosensors based on single-walled carbon nanotubes for biological detection. The main strategy is to obtain modified electrodes with carbon nanotubes with two different classes of strategy. This can be realized in two ways: a surface modification strat- egy and a bulk modification strategy. The first one concerns the modification of patterned gold electrodes in which the tridimensionality is assured by the creation of a controlled forest of single-walled carbon nanotubes. The second strategy proposed is the modification of electrodes by means of a bulk doping of materials. We realized carbon nanotubes doped polyacrylamide hydrogels (HYs) acting as biosensors for glucose detection. Finally examples for the integration of biosensing and microfluidic environ- ments are proposed. Electrochemical measurements (EIS, CV and CA) were performed in order to characterize samples and substrates. Also morphological measurements (AFM and SEM) were conducted to study topographic features of samples. Biocom- patibility tests and electrical measurements were performed when treating with living systems.

In questo lavoro di tesi vogliamo discutere biosensori elettrochimici modificati con nanotubi di carbonio a parete singola. La strategia principale è di ottenere elettrodi modificati con nanotubi di carbonio attraverso due classi diverse di modificazione. Ciò può essere realizzato in due modi: attraverso una modifica della superficie dell’elettrodo oppure attraverso una modifica della struttura del materiale. Per quanto riguarda la prima si tratta di una modificazione di elettrodi d’oro disegnati in cui la tridimensionalità è assicurata dalla creazione di una forest controllata di nanotubi di carbonio a parete singola. La seconda strategia proposta è la modifica di elettrodi per mezzo di doping di materiali. Si sono realizzati hydrogel (HYs) di poliacrilammide drogati con nanotubi di carbonio a parete singola in modo da funzionare come biosensori per il rilevamento di glucosio. Infine vengono proposti esempi per l’integrazione dei biosensori in piattaforme mifcrofluidiche. La caratterizzazione dei substrati e dei campioni è stata condotta per mezzo di misure elettrochimiche (EIS, CV e CA). Vengono eseguite inoltre misure di caratterizzazione morfologica (AFM e SEM) per studiare le proprietà topografiche dei campioni in esame. Nei casi in cui si è avuto a che fare di sistemi viventi sono state condotte prove di biocompatibilità e prove per il riconoscimento del segnale elettrico dalla superficie delle cellule.