Three-dimensional porous scaffolds for cell culture and SERS sensing

Resumo

El objetivo principal de esta tesis ha consistido en el desarrollo de estructuras 3D porosas para su aplicación como cultivos celulares in vitro. Juntamente con su aplicación como soporte celular, los soportes también han sido diseñados para contener nanopartículas de oro en su interior, adquiriendo así la capacidad como biosensor, usando la espectroscopía Raman mejorada en superficie (SERS) como método de análisis. En comparación con otros soportes convencionales para cultivo celular, el uso de materiales porosos ha demostrado ser capaz de recrear microambientes celulares más realistas debido a sus propiedades de difusión (incluyendo oxígeno, nutrientes y biomoléculas) en todo el complejo celular.Con relación al estudio de células dentro de las estructuras 3D, una de las principales desventajas es el difícil acceso a las células debido a su confinamiento. La técnica de SERS permite obtener señales Raman amplificadas haciendo uso de las propiedades plasmónicas de nanopartículas (principalmente de oro). Este mecanismo permite la diferenciación de señales Raman previamente demasiado débiles, requiriendo solamente de una fuente de luz externa. Con estos objetivos, para esta tesis se han construido diferentes soportes, principalmente usando estrategias de impresión 3D y réplicas negativas (conocidas como ópalos inversos). En un primer escenario, se ha desarrollado un sistema impreso para recrear un caso de infección de hueso, pudiendo estudiar así la presencia de biomoléculas secretadas por la especie infecciosa, en este caso Pseudomonas Aeruginosa. Por otra parte, el segundo soporte (ópalo inverso) ha servido para intentar recrear un modelo de cáncer. La creación de estos soportes debe ser de utilidad como referencia para el desarrollo de nuevos sistemas, capaces de obtener información más precisa en escenarios biológicos in vitro más ¿realistas¿. Además, se ha pretendido demostrar la versatilidad de SERS como técnica de biodetección en ambientes celulares en tres dimensiones.