Diseño y creación de microelectrodos nanoestructurados para el estudio de procesos de adhesión celular

GUGLIELMOTTI, VICTORIA; FUHRY, EMIL; BALASUBRAMANIAN, KANNAN; PALLAROLA, DIEGO

Mar del Plata

Congreso; SAM CONAMET; 2022

El desarrollo de herramientas de diagnóstico basadas en la interacción de células con superficies requiere la comprensión de las interacciones de reconocimiento y adhesión célula-célula y célula-matriz extracelular. Su estudio es de fundamental importancia para muchas condiciones fisiológicas y fisiopatológicas tales como la angiogénesis, enfermedades autoinmunes y la metástasis del cáncer.Los biomateriales han evolucionado desde simples sustratos inertes que soportan pasivamente la adhesión y el crecimiento celular hasta superficies bioactivas con la capacidad de interactuar activamente con células y tejidos para controlar respuestas biológicas definidas. [1] Entre otros factores, el comportamiento celular depende fuertemente de la rigidez del sustrato. [2] Los biomateriales deberían imitar el microambiente celular e, idealmente, brindar la capacidad de reproducir las señales bioquímicas y biofísicas involucradas en la progresión del ciclo celular. Por lo tanto, es de suma importancia desarrollar biomateriales de rigidez variable capaces de responder a los cambios en las interacciones entre la célula y el entorno de forma instantánea, no destructiva y sin marcadores. En este sentido, los dispositivos basados en el registro de la impedancia electroquímica han demostrado gran potencial para el estudio de eventos de adhesión celular con las mencionadas ventajas.Entre varios materiales candidatos, el grafeno se ha utilizado ampliamente en sensores eléctricos para monitorear procesos físicos, químicos y biológicos sin marcadores. [3] Es el único material de un solo átomo de espesor que se puede utilizar para la detección electrónica en un entorno líquido. Debido a su naturaleza de espesor atómico, flexibilidad y biocompatibilidad, las interfaces de grafeno-células se están explorando para obtener diversos tipos de información biológica. [4]Nuestro enfoque se basa en el desarrollo, fabricación, caracterización y funcionalización de láminas de grafeno individuales para ser utilizadas como electrodos de trabajo, que se transferirán a sustratos de rigidez variable para monitorear procesos celulares. La motivación detrás del uso de grafeno radica en la naturaleza altamente conformacional de estas películas, lo cual es difícil de lograr usando tintas o materiales semiconductores o metálicos. Además, se espera que la naturaleza atómica de los electrodos de grafeno mantenga no solo la morfología del sustrato subyacente, sino también las propiedades electrostáticas y biocompatibles, que serán esenciales para observar las células en un microambiente controlado. Se presentan resultados correspondientes al diseño y caracterización de electrodos de grafeno sobre polidimetilsiloxano (PDMS) en distintos rangos de rigidez.Electrodos de grafeno sobre sustratos de polidimetilsiloxano (PDMS) (Sylgard 184, relación 1:10 base: agente de curado). Se realizaron mediciones de voltamperometría cíclica (CV) en presencia de Ru(NH3)6 2+/3+ a diferentes velocidades de barrido, como se muestra en la Figura 1. Los sustratos de Gr-PDMS fabricados exhibieron una buena capacidad electroquímica hacia la reducción/oxidación de la cupla redox. Para procesos de transferencia de electrones rápidos con difusión limitada, la corriente máxima es proporcional a la raíz cuadrada de la velocidad de barrido, como lo indica la ecuación de Cottrell. Estos resultados constituyen el primer informe de electrodos blandos con baja capacitancia y excelentes propiedades de transferencia de electrones, lo que los hace adecuados para sondear eventos de adhesión celular mediante técnicas electroquímicas.