Chem-MDBp: development of chemistry-based multiplexing diagnostic beadplatforms

Abstract

La biotecnología y la nanotecnología se encuentran en su máximo esplendor a tenor de las excelentes publicaciones científicas que atesoran, las importantes inversions de capital y los desarrollos tecnológicos derivados que están constantement revolucionando la ciencia y la sociedad. El desarrollo y la utilización de los llamados materiales “smart” así como los nanomateriales, han supuesto un antes y un después en la ciencia. Las tecnologías novedosas surgidas en consencia generan un impacto incalculable tanto a nivel económico como en el conocimiento. En este contexto, esta tesis doctoral tiene como objetico el utilizar estos materiales “smart” y las tecnologías recientes para crear una plataforma enfocada en el diagnóstico y basada en partículas. Esta plataforma permite realizar tanto ensayos moleculares como ensayos celulares mediante la aplicación de la química. Para ello, se ha desarrollado una plataforma basada en partículas de poliestireno que combina ácidos nucleicos, metales y diferentes plataformas analíticas. A través de la combinación de isótopos puros de paladio, las nanopartículas metalofluoresccnetes fueron empleadas como reactivos para codificación celular en citometría de amsas. En esta tesis doctoral, por tanto, se presenta la primera prueba de concepto de codificación celular con dos nanopartículas metalofluorescentes, así como l primer ensayo para codificación de células vivas. En esta prueba de concepto se demuestra la alta capacidad, la inocuidad, la especificidad y la resistencia de las nanopartículas metalofluorescentes para su utilización como reactivos de codificacón de células vivas para citometría de masas y citometría de flujo.

Biotechnology and nanotechnology are two fields in their splendour moments with excellent scientific publications, large and unprecedented investments, and technological developments that are constantly revolutionising science and impacting positively to society. The development and utilisation of smart materials and nanomaterials have meant a before and after in different scientific fields. Novel technologies have emerged as a consequence, generating an invaluable impact both in economic terms and knowledge. In this context, this doctoral thesis aims to take advantage of smart materials and novel technologies to create bead-based platforms, focusing on the diagnosis field, by enabling both cellular and molecular assays, using chemical-based technologies. These bead-based platforms which allow both type of assays, comprise polystyrene particles, novel nucleic acid and metal chemistries and different analytical platforms. Through the combination of pure palladium isotopes, the metallofluorescent nanoparticles were employed as mass-tag reagents for mass cytometry barcoding. In the doctoral thesis the first proof of concept (PoC) of the mass-based barcoding with two different metallofluorescent nanoparticles, and the first assays for live cell barcoding using three different metallofluorescent nanoparticles were developed. These two assays demonstrate the high capability, the non-toxicity, the specificity, and resistance of the metallofluorescent nanoparticles to be used as live cell barcodes in mass cytometry and flow cytometry.