2026-04-14T09:25:16Zhttps://recercat.cat/oai/requestoai:recercat.cat:2117/4457892025-11-08T02:29:01Zcom_2072_1033col_2072_452951
RECERCAT
author
Lijeron Churata, Dania Josibell
2025-11-08T02:29:01Z
2025-11-08T02:29:01Z
2025-05-30
http://hdl.handle.net/2117/445789
Aquest Treball de Final de Grau se centra en el desenvolupament, la caracterització i l’avaluació d’hidrogels conductors basats en alginat i PEDOT: PSS. Aquests hidrogels han estat funcionalitzats amb nanomaterials avançats —concretament MXene (Ti₂C₂Tₓ) i nanopartícules d’or (GNP). L’objectiu principal del projecte és estudiar el comportament electroquímic dels materials com a sensors per detectar espècies rellevants com el peròxid d’hidrogen (H₂O₂), la dopamina (DA) i el dinucleòtid de nicotinamida i adenina (NADH) mitjançant voltametria cíclica.
S’han sintetitzat tres tipus d’hidrogels: Alg/PEDOT: PSS, Alg/PEDOT: PSS/MXene i, finalment, Alg/PEDOT:PSS/GNP. Per fer-ho, s’han utilitzat mètodes de gelificació iònica amb CaCl₂, tot assegurant una dispersió homogènia dels components. La caracterització electroquímica s’ha dut a terme amb un sistema de tres elèctrodes, emprant CaCl₂ com a electròlit, una velocitat d’escaneig de 100 mV s⁻¹ i un rang de potencial de −0,8 V a 0,8 V. S’ha avaluat la resposta de cada hidrogel davant de cada analit de manera individual, així com la seva capacitat de multidetecció per al peròxid d’hidrogen i el NADH.
A més de l’estudi funcional, s’ha realitzat una anàlisi de l’impacte ambiental i del cost econòmic associats a l’execució del projecte. Aquest anàlisi inclou la gestió dels residus generats, el consum energètic de l’equipament de laboratori, la valoració del cost del personal implicat i una estimació de la petjada de carboni derivada del procés experimental.
Els resultats demostren que els hidrogels funcionalitzats amb MXene i GNP presenten una millora significativa de la resposta electroquímica, fet que posiciona aquests materials com a alternatives prometedores per a la seva aplicació com a biosensors flexibles, sostenibles i de baix cost.Este Trabajo de Fin de Grado se centra en el desarrollo, caracterización y evaluación de hidrogeles conductores basados en alginato y PEDOT: PSS, estos hidrogeles fueron funcionalizados con nanomateriales avanzados como MXene (Ti2C2TX) y nanopartículas de oro (GNP).El objetivo principal de este proyecto es el estudio del comportamiento electroquímico de estos materiales como sensores para la detección de especies relevantes como el peróxido de hidrogeno (H2O2), dopamina (DA) y dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADH), mediante técnicas de voltametría cíclica.
Se han sintetizados tres tipos de hidrogeles: Alg/PEDOT: PSS, Alg/PEDOT: PSS/MXene y por último Alg/PEDOT: PSS/GNP, utilizando métodos de gelificación iónica con CaCl2 y dispersión homogénea. La caracterización electroquímica se ha realizado en un sistema de tres electrodos utilizando CaCl2 como electrolito, con una velocidad de barrido de 100 mV/s y con un rango de potencial comprendido entre -0,8V a 0,8V. Se ha evaluado la respuesta de cada hidrogel frente a cada analito de manera individual, así como su capacidad de multidetección para el peróxido de hidrogeno y NADH.
Además del estudio funcional se ha llevado a cabo un análisis del impacto ambiental y del coste económico asociado a la ejecución de este proyecto. Este análisis incluye la gestión de residuos generados, el consumo energético del equipamiento de laboratorio, la valoración del coste de personal implicado, así como una estimación de la huella de carbono derivada del proceso experimental.
Los resultados demuestran que los hidrogeles funcionalizados con MXene y GNP presentan una mejora significativa en la respuesta electroquímica, lo que posiciona a estos materiales como alternativas prometedoras para su aplicación como biosensores flexibles, sostenibles y de bajo coste.This Bachelor’s Thesis investigates the development, characterization and evaluation of conductive hydrogels formed from alginate and PEDOT:PSS. To enhance their performance, the hydrogels were functionalised with advanced nanomaterials: MXene (Ti₂C₂Tₓ) and gold nanoparticles (GNPs). The project’s overarching goal is to examine the electrochemical behaviour of these materials as sensors capable of detecting key analytes such as hydrogen peroxide (H₂O₂), dopamine (DA) and nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) by means of cyclic voltammetry.
Three hydrogel systems were synthesised: Alg/PEDOT:PSS, Alg/PEDOT:PSS/MXene and Alg/PEDOT:PSS/GNP, using ionic gelation with CaCl₂ to achieve a homogeneous dispersion of components. Electrochemical characterisation was conducted in a three electrode cell employing CaCl₂ as the electrolyte, a scan rate of 100 mV s⁻¹ and a potential window from −0.8 V to 0.8 V. Each hydrogel was assessed individually against every analyte, and their aptitude for simultaneous detection of hydrogen peroxide and NADH was also determined.
Beyond the functional study, an environmental and economic assessment of the project was undertaken. This analysis addresses waste management, the energy demand of laboratory equipment, labour costs and an estimate of the carbon footprint associated with the experimental workflow.
The findings reveal that MXene and GNP functionalised hydrogels exhibit a marked enhancement in electro chemical response, establishing them as promising candidates for flexible, sustainable and low cost biosensing applications.
Open Access
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria química
Hydrogel
Biosensors
Hidrogel
Biosensors
Hidrogeles híbridos conductores basados en alginato como biosensores multicanal
Bachelor thesis