Development of an electrochemical sensor for coeliac disease serological markers

Abstract

La celiaquía, intolerancia al gluten, es una enfermedad autoinmune que afecta principalmente a la parte próxima del intestino delgado y que está presente en el 1% de la población mundial. La ingestión de gluten (proteína presente en el trigo, la cebada, el centeno) desencadena la producción de anticuerpos anti-gliadina (AGA) y anti-transglutaminasa tisular (anti-tTG) que pueden provocar inflamación y daños en el intestino delgado. La detección de estos anticuerpos mediante el uso de pruebas serológicas representa una alternativa rápida, confiable y no invasiva. El objetivo principal de esta Tesis es el desarrollo de inmunosensores usando monocapas de tioles autoensambladas en superficies de oro que sean rápidos, sensibles y de bajo coste, pero eficientes para su uso en muestras reales. Dos estrategias para inmovilizar los antígenos fueron exploradas: i) Usando monocapas autoensambladas de un alcanotiol bípedo, que posee grupos carboxílicos, ii) Introduciendo grupos disulfuro a través de los distintos grupos presentes en los antígenos: carboxílicos, aminos e hidroxilos. Ambas estrategias para construir los inmunosensores fueron optimizadas y usadas para la detección amperométrica de los marcadores serológicos de la celiaquía en muestras humanas de suero.

Coeliac disease (CD), a gluten-sensitive enteropathy, is an autoimmune disorder of the upper small intestine triggered from the gluten ingestion (cereal protein found in wheat, rye and barley) and affects 1% of the population around the globe. The ingestion of gluten, triggers the production of a series of autoantibodies against gliadin (AGA) and tissue transglutaminase (anti-tTG) which can provoke inflammation and damage some parts of the intestine. The detection of those antibodies through serological testing represent a non-invasive, fast and reliable approach. The main objective of this Thesis is the development of a sensitive, rapid and cost-efficient real-sample-oriented immunosensor using thiol-self assembled monolayers on gold surfaces. Two strategies for the antigen immobilisation have been investigated: i) The use of monolayers of a carboxylic acid-ended bipodal alkanethiol, ii) The introduction of disulfide groups through three different moieties of the antigens: amine, carboxylic and hydroxyl. Both immunosensor approaches were optimized and used for the amperometric detection of CD serological markers from human serum samples.