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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
José Francisco Miras Domenegueti
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2019
Supervisor
Committee
Zilio, Sérgio Carlos (President)
Andrade, Acácio Aparecido de Castro
Boni, Leonardo De
Ghiglieno, Filippo Giovanni
Vieira, Nirton Cristi Silva
Title in Portuguese
Sensor óptico para a análise da dinâmica de reações químicas
Keywords in Portuguese
Afinidade química
Detecção biomolecular
Refratômetro
Abstract in Portuguese
Um biossensor de afinidade química baseado no fenômeno da reflexão total interna é apresentado. Nesse, as propriedades particulares apresentadas pelas componentes ortogonais de polarização do campo elétrico da luz permitem que ambas se cancelem na vizinhança do ângulo crítico da reflexão interna, proporcionando um meio para sua determinação unívoca, permitindo monitorar o mesmo como função do índice de refração de uma amostra de interesse. Um estudo acerca dos principais aspectos teóricos envolvidos no fenômeno da reflexão total interna foi realizado, a fim de explorar e justificar os fenômenos observados. A montagem experimental utilizada nos experimentos consiste de um laser de HeNe emitindo em 633 nm, um polarizador, uma lente semicilíndrica de alto índice de refração, produzida com um vidro denso do tipo flint, um filme produzido com um anticorpo, que é depositado sobre essa lente, um analisador paralelamente orientado com relação ao eixo de transmissão do polarizador, um dispositivo transdutor, que converte um sinal luminoso em sinais elétricos, uma solução aquosa do antígeno específico e de um computador, onde as informações coletadas pelo transdutor são tratadas por meio de um programa de aquisição de dados desenvolvido em uma plataforma gráfica de programação. O programa empregado permite o acompanhamento das variações do perfil luminoso, devido à interação do filme de anticorpos com a solução de antígenos, coletado pelo transdutor em tempo real, ou seja, é possível acompanhar toda evolução da reação química entre um par de espécies químicas em tempo real. Para confirmação da efetividade da técnica, foram comparadas medidas obtidas com um refratômetro comercial, onde foi constatado que o sistema possui sensibilidade suficiente para acompanhar mudanças da ordem de 10-5 unidades do índice de refração.
Title in English
Optical sensor for chemical reactions dynamics analysis
Keywords in English
Biomolecular sensing
Chemical affinity
Refractometer
Abstract in English
A chemical affinity biosensor based on the phenomenon of total internal reflection is presented. In it, the particular properties exhibited by the orthogonal polarization components of the electric field of light allow them to cancel in the vicinity of the critical angle of the internal reflection, providing means for its univocal determination, allowing its monitoring as a function of the refractive index of a sample of interest. A study about the theoretical aspects involved in the total internal reflection phenomenon was carried out in order to explore and justify the observed phenomena. The experimental set up consists of a HeNe laser emitting at 633 nm; a polarizer; a high refractive index semi-cylindrical lens, produced with a dense flint type glass; a film produced with an antibody, which is deposited over the aforementioned lens; an analyzer oriented parallel to the transmission axis of the polarizer; a transducer device, which converts a light signal into electric signals; an aqueous solution of the specific antigen and a computer, where the information collected by the transducer is treated with a data acquisition software developed in a graphical programming platform. The software allows one to monitor changes in the light profile due to interaction of the antibody with the antigen solution, collected by the transducer in real time, i.e. it’s possible to follow the evolution of the chemical reaction between a couple of chemical species in real time. To confirm the effectiveness of the technique a comparison with measurements obtained with a commercial refractometer was carried out, where it was verified enough sensitivity to follow changes of the order of 10-5 refractive index units.
 
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Publishing Date
2019-09-03
 
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