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Resumen del trabajo presentado en el 1st Innovative Technologies for Medical Applications, celebrado en Bucaramanga (Colombia), los días 1 y 2 de diciembre de 2022, La sobre-expresión de receptores de folato en la superficie celular está relacionada con una anomalía asociada al cáncer epitelial.1,2,3 En este sentido, se desarrolló un biosensor capacitivo que utiliza el ácido fólico como elemento de bio-reconocimiento para la detección de receptores de folato. 4 El detector consiste principalmente en una película delgada de óxidos de Ti-W conjugada al ácido fólico, que funciona como electrodo de trabajo en una configuración de celda electroquímica de tres electrodos. Las interacciones entre el biosensor y los receptores de folato se estudiaron por medio de la determinación de la dureza química a partir de medidas de espectroscopía de capacitancia electroquímica. La película delgada de óxidos de Ti-W se fabricó mediante el método de deposición por láser pulsado y posteriormente, se funcionalizó con ácido fólico. La caracterización de la película antes y después de la funcionalización se realizó por medio de microscopia de fuerzas atómicas, espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos X, espectroscopía Raman y ángulo de contacto. Los ensayos de reconocimiento de receptores de folato usando el biosensor fabricado mostraron que la señal de respuesta del detector, la dureza química (en términos de la capacitancia electroquímica), es selectiva y directamente proporcional a la concentración de receptores de folato, con un límite de detección de 0.2 nM. Este resultado es prometedor en la aplicación de este tipo de biosensor para el reconocimiento de receptores de folato, especialmente para análisis en el lugar de atención.

Trabajo presentado en el 34ª Congreso Latinoamericano de Química (CLAQ2020), celebrado online y presencial en Cartagena de Indias (Colombia), del 11 al 15 de octubre de 2021, Las películas delgadas de TiO2 funcionalizadas con biomoléculas específicas se han utilizado en la fabricación de biosensores electroquímicos, altamente sensibles y selectivos [1-2], o como implantes biocompatibles [3]. Entre los biosensores de interés científico y tecnológico se encuentran los obtenidos a partir de la funcionalización de nanomateriales con ácido fólico para el reconocimiento de receptores de folato; su importancia radica en que estos receptores se encuentran sobre-expresados en la mayoría de las células cancerosas y su identificación puede permitir la detección o el tratamiento fototérmico del cáncer [4-5]. En este trabajo, se presenta una metodología para la fabricación de películas delgadas de TiO2 y su funcionalización con ácido fólico. Las películas delgadas de TiO2 se obtuvieron mediante la deposición por láser pulsado a diferentes valores de fluencia de la luz láser entre 1.3 y 2.5 J/m2 a un tiempo de deposición constante de 5 min. La cámara de deposición tenía una presión base de 7.4x10-3 Pa y la deposición de la película se realizó sobre un sustrato de Si a temperatura ambiente, bajo una presión de 4.6 Pa de oxígeno. Las películas se caracterizaron por espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS), microscopia de fuerza atómica (AFM), y espectroscopía Raman, mientras que las películas funcionalizadas con ácido fólico se caracterizaron mediante análisis AFM y espectroscopía Raman. El análisis XPS permitió confirmar la composición química de las películas delgadas de TiO2. Se observó, en las imágenes AFM de las películas obtenidas, que a una mayor fluencia de luz láser el espesor de la película y la rugosidad RMS aumentan. El análisis AFM de las películas funcionalizadas mostraron una disminución de la rugosidad, con respecto a la película sin funcionalizar, indicando que las moléculas de ácido fólico podrían haberse ubicado en los valles de la película. Uno de los principales resultados obtenidos fue la identificación, a partir del análisis de los espectros Raman, de la interacción del ácido fólico con la superficie de TiO2 a través del anillo de pteridina. De esta manera, la metodología reportada permite obtener una película delgada de TiO2 funcionalizada con ácido fólico que puede ensayarse en investigaciones futuras en la detección de células cancerosas.

Resumen del trabajo presentado en la 3rd Coatings and Interfaces Conference, celebrada en online del 24 al 26 de noviembre de 2021, TiO2 thin films and nanostructures functionalized with specific biomolecules have been used in the manufacture of highly sensitive and selective electrochemical biosensors.1 In particular, nanomaterials functionalized with folic acid for detection of folate receptors are highly interesting, because these receptors are over-expressed in most cancer cells and, therefore, their identification can allow the detection and even the photothermal treatment of cancer. 2-3 In this work, a methodology for the manufacture of TiO2 thin films and their functionalization with folic acid is presented. TiO2 thin films were obtained by pulsed laser deposition at different fluence values of the laser light between 1.3 and 2.5 J/cm2 at a constant deposition time of 5 min. The deposition chamber had a base pressure of 7.4x10- 3 Pa and the deposition of the film was carried out on a Si substrate at room temperature, under a pressure of 4.6 Pa of oxygen. Thin films with and without functionalization were characterized by Xray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM), and Raman spectroscopy. AFM images of the obtained films show that as the fluence of laser light increases, the thickness and RMS roughness of thin film increases. The AFM analysis of the functionalized films evidenced a decrease in roughness, with respect to the non-functionalized film, indicating that the folic acid molecules were mainly anchored in the valleys of the film. The Raman analysis as by XPS showed evidence of the interaction of folic acid with the surface of TiO2 through the pteridine ring. In this way, the reported methodology allows for obtaining TiO2 thin films functionalized with folic acid that can be tested in future research in the detection of cancer cells.

The orientation of pterin-6-carboxylic acid on gold nanopillars was investigated by surface enhanced Raman spectroscopy and density functional theory methods. The experimentally vibrations from pterin-6-COOH free and attached to the Au surface display vibration features indicating chemical interaction of the pterin with the metal surface. The spectral feature evidenced that the pterin would adsorb on gold surface with a "lying down" configuration through the high intensity vibration of NH scissoring and rocking OH modes. The orientation study of pterins on gold nanopillars presented herein is believed to lead to new applications in biosensing field for detecting pterins of physiological importance.

TiO2 thin-films functionalized with specific biomolecules have been used in the fabrication of highly sensitive and selective electrochemical biosensors focused on detecting a variety of diseases. Among the biosensors of scientific and technological interest are those obtained from the functionalization of nanomaterials with folic acid to recognize folate receptors; their importance lies in the fact that these receptors are overexpressed in most abnormal cells, and their identification can allow the detection of tumor cells and the photothermal treatment of cancer. This work presents a methodology for fabricating TiO2 thin-films and functionalizing them with folic acid. X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, Raman spectroscopy, and contact angle measurements were used to examine the adsorption of folic acid on TiO2 thin-film surfaces grown by pulsed laser deposition. XPS and Raman analysis indicated that the interaction of folic acid with the TiO2 surface occurred either through the pteridine ring or through the carboxylic groups of the glutamic acid portion, The authors thank the I-COOP+2018 program of CSIC (Ref. No. COOPA20305) and Universidad Industrial de Santander for financial support. Furthermore, we would like to acknowledge teams of Laboratorio de ciencia de superficies and Laboratorio de Espectroscopia of the Parque Tecnológico de Guatiguará at Universidad Industrial de Santander for XPS and Raman analysis. The authors thank Yves Huttel from ICMM-CSIC for his help with additional XPS measurements.