Suspended micro- and nanotools for cell biology

Abstract

Esta tesis presenta el diseño, desarrollo tecnológico, caracterización y aplicaciones tanto químicas como biológicas de micro- y nanodispositivos destinados a ser herramientas funcionales en biología celular. Esta línea de investigación es posible gracias a los avances obtenidos en el campo de las Micro- y Nanotecnologías, donde la aplicación de técnicas de miniaturización en la fabricación de sus dispositivos a escala celular es ya una realidad. Estas herramientas son lo suficientemente pequeñas como para etiquetar y permitir el seguimiento de embriones vivos o incluso actuar como sensores permitiendo el estudio de células vivas únicas de forma intra- y extracelular. Además, una de las características más relevantes de las micro- y nanoherramientas presentadas en esta tesis es su capacidad de suspensión, es decir, que estos dispositivos pueden ser liberados de la oblea en la que están fabricados y directamente actuar con las células en su mismo medio y en su misma escala. Estas herramientas presentan diferentes formas, tamaños, materiales y funcionalidades específicas, ya que la combinación de todas estas características o incluso la incorporación de partes nanoestructuradas en un solo dispositivo nos permite la obtención de herramientas multi-funcionales. Por todo ello, las micro- y nanoherramientas presentadas en esta tesis implican un gran número de aplicaciones como sensores y actuadores en biología celular. O incluso en el futuro estos dispositivos podrán ser aplicados en el campo de la nanomedicina como sistemas de diagnosis y drug delivery.

This thesis presents the design, technological development, characterization and chemical and biological applications of micro- and nanodevices which are focused on being functional tools for cell biology. This research is possible thanks to the recent advances in Micro- and Nanotechnologies, where the application of miniaturization techniques at cell scale is already a reality. These tools are small enough to label and track living embryos or even sense and operate in single living cells in an extra- and intracellular way. Furthermore, one of the most relevant new features of the micro- and nanotools presented in this thesis is the capability of being suspended, meaning that these devices can be released from the wafer and directly interact with cells in their same medium and at cell scale. These micro- and nanotools present different shapes, sizes, materials and specific functionalities, as the combination of these features or even the incorporation of nanostructured parts in a single device can let us obtain multi-tasking devices. Summarizing, the extensive capabilities of the presented micro- and nanotools imply a broad number of applications as sensors and actuators in cell biology. Or even in the near future, these devices can be applied in the nanomedicine field as diagnosis and drug delivery systems.