Simplifying electrochemical sensing: Novel configurations for distributed analysis

Abstract

En la nova era de la digitalització la ràpida adquisició i conversió d'informació està al punt de mira de tota eina i innovació tecnològica. La intel·ligència artificial, per exemple, s'ha incorporat amb èxit a la nostra societat mitjançant la iteració, aprenentatge i recol·lecció de tota mena de dades. Expandir aquest sistema a altres àrees com la salut i benestar requerirà una proporció de dades igual o superior, que al mateix temps, necessitarà noves eines per poder recaptar-la. Per aquest motiu, en aquesta tesi s'explora noves metodologies per generar informació bioquímica mitjançant innovadores plataformes electroquímiques. Es parteixen dels conceptes més fonamentals de l'arquitectura de sensors amb l'objectiu de desenvolupar nous dispositius que puguin superar els problemes típics de mostreig, recollida i transferència de dades que limiten l'ús de sensors electroquímics a la nostra societat. Per fer-ho, es discuteixen i desglossen des d'un principi les principals interaccions i configuracions que donen pas a l'obtenció d'un senyal analític en sensors potenciomètrics, amperomètrics i transistors orgànics. A partir d'aquest punt, es formularan noves rutes i es demostren experimentalment la seva aplicació en la salut dintre d'un marc descentralitzat.

En la nueva era de la digitalización, la rápida adquisición y conversión de información está en el punto de mira de toda herramienta e innovación tecnológica. La inteligencia artificial, por ejemplo, se ha incorporado con éxito a nuestra sociedad mediante la iteración, el aprendizaje y la recolección de todo tipo de datos. Expandir este sistema a otras áreas como la salud y bienestar requerirá una proporción de datos igual o superior que, al mismo tiempo, necesitará nuevas herramientas para poder recabarla. Por eso, en esta tesis se explora nuevas metodologías para generar información bioquímica mediante innovadoras plataformas electroquímicas. Se parten de los conceptos más fundamentales de la arquitectura de sensores con el objetivo de desarrollar nuevos dispositivos que puedan superar los problemas típicos de muestreo, recogida y transferencia de datos que limitan el uso de sensores electroquímicos en nuestra sociedad. Para ello, se discuten y desglosan desde el principio las principales interacciones y configuraciones que dan paso a la obtención de una señal analítica en sensores potenciométricos, amperométricos y transistores orgánicos. A partir de ese punto, se formularán nuevas rutas y se demuestran experimentalmente su aplicación en la salud dentro de un marco descentralizado.

In the new era of digitization, the rapid acquisition and conversion of information are at the forefront of every tool and technological innovation. Artificial intelligence, for example, has been successfully incorporated into our society by iterating, learning, and collecting all kinds of data. Expanding this system to other areas, including health and wellbeing, will demand an equal or higher proportion of data, which, at the same time, will require new tools to acquire it. For this reason, this thesis aims to explore new methodologies to generate (bio)chemical information through innovative electrochemical platforms. Based on the most fundamental concepts of sensor architecture, this work proposes novel devices that can overcome the typical problems of sampling, collection, and transfer of data that limit the implementation of electrochemical sensors in our society. To do so, the main interactions and configurations that give way to obtaining an analytical signal in potentiometric, amperometric, and organic-based transistor sensors are discussed and classified from the beginning. From this point, new fabrication routes are formulated and experimentally demonstrated within the health and wellness framework.