Tailor-made chemical sensing platforms for decentralized healthcare and wellbeing

Abstract

Aquesta tesis fa referència a la necessitat social de la implementació de sensors electroquímics en la nostra vida quotidiana a diferents nivells. Des d’un enfocament sanitari, l’ús i l’aplicació real de plataformes fàcils d’utilitzar pel propi pacient facilitarien la presa de decisions gràcies a la obtenció d’informació rellevant i monitoratge d’una malaltia. Així mateix, l’ús d’aquestes eines de manera individual, en centres de salut o inclús hospitals, ajudarien a disminuir el cost que la sanitat ha d’afrontar diàriament. Des d’un enfocament diferent, aquest tipus de sensors poden oferir també altres tipus de aplicacions, poden ser usats amb finalitats mediambientals o de seguretat. La fabricació de sensors electroquímics (amperomètrics i potenciomètrics) integrats i impresos en diferents substrats fàcils de manipular, de baix cost i robustos (com tèxtils, globus o paper) ha estat aconseguida durant aquesta tesis. L’estudi del seu rendiment analític sota la influencia de diferents situacions d’estres i en diferents fluids biològics (detectant ions en suor o glucosa en sèrum i sang) també ha estat realitzat amb èxit. Aquestes aportacions tecnològiques van dirigides a superar els reptes que la societat d’avui en dia necessita solucionar: com pot ser la sostenibilitat del sistema sanitari en una població cada vegada mes envellida; el manteniment d’una seguretat i un estat del benestar; i el control mediambiental. Aquesta tesis suposa un avenç en aquest sentit i mostra diferents solucions científiques i eines útils per aquests reptes que la societat necessita afrontar.

Esta tesis hace referencia a la necesidad social de la implantación de sensores electroquímicos en nuestra vida diaria a distintos niveles. Desde un enfoque sanitario, el uso y la aplicación real de plataformas fáciles de usar mediante el propio paciente facilitarían la toma de decisiones gracias a la obtención de información relevante y monitoreo de una enfermedad. Así mismo, el uso de estas herramientas de manera individual, en centros de salud o incluso hospitales disminuiría el costo que la sanidad debe afrontar diariamente. Desde un enfoque diferente, este tipo de sensores pueden ofrecer también otro tipo de usos, pudiendo ser aplicados para fines medioambientales o de seguridad. La fabricación de sensores electroquímicos (amperométricos y potenciométricos) integrados e impresos en diferentes sustratos fáciles de manipular, de bajo costo y robustos (como textiles, globos o papel) ha sido lograda durante esta tesis. El estudio de su rendimiento analítico bajo diferentes situaciones de estrés y en diferentes fluidos biológicos (detectando iones en sudor o glucosa en suero y sangre) también ha sido realizado de manera exitosa. Estas aportaciones tecnológicas van dirigidas a superar los retos que la sociedad de hoy en día necesita solucionar: como puede ser la sostenibilidad del sistema sanitario en una población cada vez más envejecida; el mantenimiento de una seguridad y un bienestar general; y el control medioambiental. Esta tesis supone un avance en este sentido y muestra diferentes soluciones científicas y herramientas útiles para estos retos que la sociedad necesita afrontar.

This thesis refers to the social need of the implementation of electrochemical sensors in our daily life at different levels. From a sanitary point of view, the use and real application of user-friendly platforms by the patient itself would facilitate the decision-making process thanks to the obtaining of relevant information and monitoring of a disease. Besides, the use of these tools individually, in health centers or even hospitals, would reduce the cost that healthcare must pay on a daily basis. In a different approach, this type of sensors can also offer other types of applications, which can be applied for environmental or safety purposes. The manufacturing of electrochemical sensors (amperometric and potentiometric) integrated and embedded on different substrates easy to manipulate, low cost and robust (such as textiles, balloons or paper) has been achieved during this thesis. The study of their analytical performance under different mechanical stress and using different biological fluids (detecting ions in sweat or glucose in serum and blood) has also been carried out successfully. These technological contributions are aimed at overcoming the challenges that today's society needs to solve: such as the sustainability of the health system in an aging population; the maintenance of security and general wellbeing; and environmental control. This thesis contributes with huge advancements to face these issues and shows different scientific solutions and useful tools for these challenges that society needs to address. This thesis refers to the social need of the implementation of electrochemical sensors in our daily life at different levels. From a sanitary point of view, the use and real application of user-friendly platforms by the patient itself would facilitate the decision-making process thanks to the obtaining of relevant information and monitoring of a disease. Besides, the use of these tools individually, in health centers or even hospitals, would reduce the cost that healthcare must pay on a daily basis. In a different approach, this type of sensors can also offer other types of applications, which can be applied for environmental or safety purposes. The manufacturing of electrochemical sensors (amperometric and potentiometric) integrated and embedded on different substrates easy to manipulate, low cost and robust (such as textiles, balloons or paper) has been achieved during this thesis. The study of their analytical performance under different mechanical stress and using different biological fluids (detecting ions in sweat or glucose in serum and blood) has also been carried out successfully. These technological contributions are aimed at overcoming the challenges that today's society needs to solve: such as the sustainability of the health system in an aging population; the maintenance of security and general wellbeing; and environmental control. This thesis contributes with huge advancements to face these issues and shows different scientific solutions and useful tools for these challenges that society needs to address.