ES2592205T3 - Matrices de sensores colorimétricos basados en pigmentos nanoporosos - Google Patents

Abstract

Matriz de sensores colorimétricos, que comprende: un sustrato; un primer punto sobre el sustrato, que comprende un primer pigmento nanoporoso; comprendiendo el primer pigmento nanoporoso un primer material nanoporoso y un primer colorante quimiosensible inmovilizado; y un segundo punto sobre el sustrato, que comprende un segundo pigmento nanoporoso; comprendiendo el segundo pigmento nanoporoso un segundo material nanoporoso y un segundo colorante quimiosensible inmovilizado; en la que el primer pigmento nanoporoso difiere del segundo pigmento nanoporoso en que el primer y segundo colorantes quimiosensibles inmovilizados son diferentes; y en la que el primero y segundo pigmentos nanoporosos son de reacción cruzada entre sí con respecto a al menos un analito, de manera que los cambios en las propiedades espectrales que se producen tras la exposición de la matriz de sensores a al menos un analito se pueden utilizar para fabricar un mapa de diferencias de color que sirve como una huella dactilar única para dicho al menos un analito a una concentración determinada, en la que el mapa de diferencias de color muestra las diferencias de color entre las imágenes de la matriz antes y después de la exposición a una muestra.

Description

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DESCRIPCION

Matrices de sensores colorimetricos basados en pigmentos nanoporosos ANTECEDENTES

[0001] Los sensores basados en matrices han surgido como una poderosa herramienta para la deteccion de diversos analitos qmmicamente. Estos sistemas imitan los sistemas gustativos y olfativos de mairnferos mediante la produccion de especificidad, no de cualquier sensor unico, sino como una respuesta compuesta unica para cada analito. Dichas matrices de sensores de reaccion cruzada tienen aplicacion tanto en la tecnologfa de narices electronicas para la deteccion de compuestos volatiles y gases [1-5], como en la tecnologfa de lenguas electronicas para la deteccion de analitos acuosos [6-7].

[0002] Las matrices de sensores convencionales tfpicamente se han basado en una variedad de cambios en las propiedades de sensores individuales. Por ejemplo, la absorcion del analito en polfmeros conductores o materiales compuestos de polfmero puede cambiar las propiedades electricas de los polfmeros o materiales compuestos. En otro ejemplo, la adsorcion del analito sobre superficies, tales como superficies de oxido de metal, puede proporcionar reacciones de combustion, reacciones de oxidacion u otros procesos electroqmmicos, que pueden detectarse electricamente. En otro ejemplo, se puede incluir un unico fluoroforo en una matriz de diferentes polfmeros adsorbentes, y se puede medir el cambio en la fluorescencia compuesta de la matriz.

[0003] Utilizando una estrategia diferente de estas matrices de de sensores convencionales, las matrices de sensores colorimetricos se basan en la optoelectronica. Un sensor colorimetrico es un sensor que incluye uno o mas materiales que experimentan un cambio en las propiedades espectrales tras la exposicion a un cambio apropiado en el entorno del sensor. El cambio en las propiedades espectrales puede incluir un cambio en la absorbancia, fluorescencia y/o fosforescencia de la radiacion electromagnetica, incluyendo radiacion ultravioleta, visible y/o infrarroja.

[0004] Las matrices de sensores colorimetricos incluyen tfpicamente una matriz de colorantes quimiosensibles con reactividad cruzada, donde los colores de los colorantes quimiosensibles se ven afectados por una amplia gama de interacciones analito-colorante. Los sensores colorimetricos se han utilizado para la identificacion y cuantificacion de una amplia gama de analitos, tanto en fase de gas como en soluciones acuosas [8-17]. Las matrices se fabrican tfpicamente simplemente mediante la impresion de los colorantes quimiosensibles hidrofobos sobre una membrana hidrofoba

[0005] Los colorantes quimiosensibles utilizados en matrices de sensores colorimetricos tfpicamente se han limitado a colorantes moleculares solubles, que estan presentes en una pelfcula porosa [18-23]. Los pigmentos no porosos insolubles no han proporcionado un contacto suficiente entre el analito y los cromoforos del pigmento, ya que los cromoforos en la superficie del pigmento son una pequena fraccion del numero total de cromoforos. Del mismo modo, las pelfculas no porosas no han proporcionado suficiente contacto entre un colorante en la pelfcula y el analito en la muestra.

[0006] Existen una serie de inconvenientes para el uso de colorantes moleculares solubles en pelfculas porosas para matrices de sensores colorimetricos. Disolventes agresivos, tales como halocarburos o compuestos aromaticos, se utilizan normalmente para la impresion de los colorantes. Los colorantes pueden filtrarse en las soluciones de analito desde la pelfcula porosa. Los colorantes pueden ser inestables, lo que lleva a una vida util limitada. La cristalizacion de los colorantes despues de la impresion sobre la membrana puede hacer que los colorantes se vuelvan inactivos.

[0007] Una estrategia para hacer frente a estos inconvenientes ha sido inmovilizar los colorantes quimiosensibles en matrices sol-gel [24-29]. Estas matrices sol-gel, sin embargo, han tenido una mala adherencia a las superficies hidrofobas utilizadas para las matrices de sensores. Por lo tanto, los colorantes a base de sol-gel tfpicamente se han preparado como una pelfcula o un disco monolftico, y se han utilizado de forma individual, en lugar de como una matriz con otros colorantes quimiosensibles.

[0008] El documento WO 2004/077035 describe sensores opticos de CO2 y O2 y CO2 combinados, que son menos sensibles al contenido de humedad del medio ambiente y que son sustancialmente insensibles a los niveles de oxfgeno en condiciones normales de trabajo.

[0009] El documento US 2006/051826 describe un procedimiento y un dispositivo para la incorporacion de un compuesto en los poros de un material poroso y usos de los mismos.

[0010] El documento US 6.562.424 describe sensores fotoqmmicos y un procedimiento para la produccion de los mismos.

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[0011] El documento US 6.251.342 describe un elemento sensor de fibra optica fluorescente fabricado usando tecnicas de procesamiento de sol-gel.

[0012] El documento WO 2008/148987 describe un procedimiento para la deteccion de compuestos halogenados gaseosos.

[0013] Sena deseable proporcionar una matriz de sensores colorimetricos que tengan una estabilidad aumentada con respecto a las matrices colorimetricas convencionales, y que no experimenten filtraciones de los colorantes solubles durante el uso. Idealmente, dicha matriz de sensores incluina una variedad de diferentes colorantes quimiosensibles, incluyendo colorantes y pigmentos. Tambien sena deseable que dicha matriz se forme mediante un procedimiento que no incluya disolventes agresivos, y que sea compatible con una fabricacion reproducible de alto rendimiento.

DESCRIPCION RESUMIDA

[0014] En un aspecto, la presenta invencion proporciona una matriz de sensores colorimetricos, que comprende: un sustrato;

un primer punto sobre el sustrato, que comprende un primer pigmento nanoporoso; comprendiendo el primer pigmento nanoporoso un primer material nanoporoso y un primer colorante quimiosensible inmovilizado; y un segundo punto sobre el sustrato, que comprende un segundo pigmento nanoporoso; comprendiendo el segundo pigmento nanoporoso un segundo material nanoporoso y un segundo colorante quimiosensible inmovilizado; en la que el primer pigmento nanoporoso difiere del segundo pigmento nanoporoso en que el primer y segundo colorantes quimiosensibles inmovilizados son diferentes; y

en la que el primero y segundo pigmentos nanoporosos son de reaccion cruzada entre sf con respecto a al menos un analito, de manera que los cambios en las propiedades espectrales que se producen tras la exposicion de la matriz de sensores a al menos un analito se pueden utilizar para fabricar un mapa de diferencias de color que sirve como una huella dactilar unica para dicho al menos un analito a una concentracion determinada, en la que el mapa de diferencias de color muestra las diferencias de color entre las imagenes de la matriz antes y despues de la exposicion a una muestra.

[0015] En otro aspecto, la presente invencion proporciona un procedimiento de fabricacion de una matriz de sensores colorimetricos de la presente invencion, que comprende:

(i) depositar un primer lfquido en un primer lugar sobre un sustrato,

(ii) depositar un segundo lfquido en un segundo lugar sobre un sustrato,

(iii) convertir el primer lfquido en un primer punto sobre el sustrato, y

(iv) convertir el segundo lfquido en un segundo punto sobre el sustrato;

en el que el primer punto comprende un primer pigmento nanoporoso que comprende un primer material nanoporoso y un primer colorante quimiosensible inmovilizado; y

el segundo punto comprende un segundo pigmento nanoporoso que comprende un segundo material nanoporoso y un segundo colorante quimiosensible inmovilizado;

el primer pigmento nanoporoso difiere del segundo pigmento nanoporoso en que el primer y segundo colorantes quimiosensibles inmovilizados son diferentes; y

el primero y segundo pigmentos nanoporosos son de reaccion cruzada entre sf con respecto a al menos un analito, de manera que los cambios en las propiedades espectrales que se producen tras la exposicion de la matriz de sensores a al menos un analito se pueden utilizar para fabricar un mapa de diferencias de color que sirve como una huella dactilar unica para dicho al menos un analito a una concentracion determinada, en el que el mapa de diferencias de color muestra las diferencias de color entre las imagenes de la matriz antes y despues de la exposicion a una muestra.

[0016] En otro aspecto, la presente invencion proporciona un procedimiento para detectar un analito en una muestra, que comprende: obtener una primera imagen de la matriz de sensores colorimetricos de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en ausencia del analito, obtener una segunda imagen de la matriz de sensores colorimetricos en presencia de la muestra, y analizar una diferencia entre la primera imagen y la segunda imagen.

[0017] Las siguientes definiciones se incluyen para proporcionar una comprension clara y consistente de la memoria descriptiva y reivindicaciones.

[0018] El termino "colorante" significa cualquier material que absorbe la luz y/o que emite luz cuando se expone a una radiacion electromagnetica de frecuencia mas alta. Una parte absorbente de luz de un colorante se refiere como un cromoforo, y una parte de emision de luz de un colorante se refiere como un fluoroforo.

[0019] El termino "colorante quimiosensible" significa un colorante que experimenta un cambio en las propiedades espectrales en respuesta a un cambio apropiado en su entorno qmmico.

[0020] El termino "cambio en las propiedades espectrales” de un colorante significa un cambio en la frecuencia y/o intensidad de la luz que el colorante absorbe y/o emite.

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[0021] El termino "colorante" significa un colorante soluble.

[0022] El termino "pigmento" significa un colorante insoluble.

[0023] El termino "nanopartfcula" se refiere a una partfcula con una o mas dimensiones de 100 nanometros (nm) o menos.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

[0024] La presente invencion se puede entender mejor con referencia a los siguientes dibujos y descripcion. Los componentes de las figuras no estan necesariamente a escala, haciendo enfasis en cambio en ilustrar los principios de la presente invencion.

Figura 1 es un diagrama esquematico de ejemplos de dos procedimientos de fabricacion de una matriz de sensores colorimetricos.

Figura 2 es un conjunto de imagenes de una impresora “dip-pin” ranurada (agujas ranuradas para inmersion) para depositar lfquidos sobre un sustrato.

Las Figuras 3A-3C son imagenes de una matriz de sensores colorimetricos, que muestran la matriz antes de la exposicion a una muestra (3A), despues de la exposicion a una muestra (3B), y un mapa de diferencias de estas dos imagenes (3C).

Figura 4 es un conjunto de mapas de diferencias de color de matrices de sensores colorimetricos despues de la exposicion a 16 sustancias qmmicas industriales toxicas (TIC) diferentes a sus concentraciones IDLh (peligro inmediato para la vida o la salud).

Figura 5 es un conjunto de mapas de diferencias de color de matrices de sensores colorimetricos despues de la exposicion a 3 TIC distintas a sus concentraciones IDLH, sus concentraciones PEL (nivel de exposicion permisible) y muy por debajo de sus concentraciones PEL.

Figura 6 es un grafico de los resultados de un Analisis de Componentes Principales (PCA) de las pruebas por quintuplicado de una matriz de sensores colorimetricos contra 16 TIC diferentes a sus concentraciones iDLH.

Figura 7 ilustra un analisis de agrupamiento jerarquico de pruebas por quintuplicado de una matriz de sensores colorimetricos contra 14 TIC y una muestra de control.

Figura 8 es un grafico del tiempo de respuesta de una matriz de sensores colorimetricos a seis azucares o edulcorantes representativos diferentes a 25 mM, tal como se representa por el cambio en la distancia euclidiana con el tiempo.

Figura 9 es un conjunto de mapas de diferencias de color de matrices de sensores colorimetricos despues de la exposicion a 14 azucares y edulcorantes a una concentracion 25 mM, a sacarosa a una concentracion de 150 mM, y a un control.

Figura 10 ilustra un analisis de agrupamiento jerarquico para las pruebas por quintuplicado de la matriz de sensores colorimetricos contra los 15 azucares y edulcorantes de la Figura 9, y un control.

Figura 11 es un grafico de la distancia euclidiana total del cambio en las propiedades espectrales de una matriz de sensores colorimetricos en funcion de la concentracion de D-glucosa.

Figura 12 es un grafico del cambio en la distancia euclidiana con el tiempo, durante un ciclo repetido de una matriz de sensores colorimetricos entre D-glucosa (gris) y un tampon.

DESCRIPCION DETALLADA

[0025] La presente invencion se basa en el descubrimiento de que las matrices de sensores colorimetricos que incluyen pigmentos nanoporosos pueden tener una mayor estabilidad en relacion con las matrices colorimetricas convencionales. Los sensores que incluyen una matriz de sensores colorimetricos que incluyen pigmentos nanoporosos tambien pueden tener una mejor sensibilidad y selectividad hacia los analitos que las matrices de sensores colorimetricos convencionales. Ademas, las matrices que incluyen pigmentos nanoporosos pueden proporcionar una serie de ventajas de procesamiento.

[0026] Una matriz de sensores colorimetricos incluye un sustrato, un primer punto sobre el sustrato, y un segundo punto sobre el sustrato. El primer punto incluye un primer pigmento nanoporoso que incluye un primer material nanoporoso y un primer colorante quimiosensible inmovilizado. El segundo punto incluye un segundo pigmento nanoporoso que incluye un segundo material nanoporoso y un segundo colorante quimiosensible inmovilizado. El segundo pigmento nanoporoso es diferente del primer pigmento nanoporoso en que el primer y segundo colorantes quimiosensibles inmovilizados son diferentes, tal como se expone en las reivindicaciones. El primer y segundo pigmentos nanoporosos son de reaccion cruzada entre sf con respecto a al menos un analito, de manera que los cambios en las propiedades espectrales que se producen tras la exposicion de la matriz de sensores a al menos un analito se pueden utilizar para fabricar un mapa de diferencias de color que sirve como una huella dactilar unica para dicho al menos un analito a una concentracion determinada, en el que el mapa de diferencias de color muestra las diferencias de color entre las imagenes de la matriz antes y despues de la exposicion a una muestra, tal como se expone en las reivindicaciones.

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[0027] El sustrato puede ser cualquier material que puede retener un punto en su superficie. Ejemplos de sustratos incluyen membranas polimericas, tales como acetato de celulosa o difluoruro de polivinilideno (PVDf). Ejemplos de sustratos incluyen superficies no porosas, tales como vidrio, metal, o una superficie de polfmero no porosa, tal como poli (tetrafluoroetileno) (PTFE) o poli (tereftalato de etileno) (PET).

[0028] El primer pigmento nanoporoso incluye un primer material nanoporoso y un primer colorante quimiosensible inmovilizado, y el segundo pigmento nanoporoso incluye un segundo material nanoporoso y un segundo colorante quimiosensible inmovilizado. El primer y segundo materiales nanoporosos pueden ser iguales o pueden ser diferentes. El primer y segundo colorantes quimiosensibles inmovilizados son diferentes, tal como se expone en las reivindicaciones. En un ejemplo, el primer y segundo materiales nanoporosos son diferentes, y el primer y segundo colorantes quimiosensibles inmovilizados tambien son diferentes. El material nanoporoso puede ser cualquier material que incluye poros, reticulaciones o espacios vados con dimensiones de 0,2 a 1.000 nm. Preferiblemente, el material nanoporoso incluye poros con dimensiones de 0,5 a 100 nm. Preferiblemente, el material nanoporoso incluye poros que estan interconectados, de manera que un fluido puede fluir entre los poros del material. Un material nanoporoso puede ser, por ejemplo, una red inorganica, tal como una ceramica porosa o una zeolita. Un material nanoporoso puede ser, por ejemplo, una red organica, tal como un conjunto de tubos de carbono o un gel reticulado. Un material nanoporoso puede ser, por ejemplo, un material de membrana, tal como una membrana de microfiltracion o una membrana de ultrafiltracion. Un material nanoporoso puede ser una combinacion de una red inorganica, una red organica y/o una membrana, tal como un compuesto inorganico/organico.

[0029] El colorante quimiosensible inmovilizado puede ser cualquier colorante quimiosensible que esta inmovilizado como una parte de un pigmento nanoporoso. Un colorante esta inmovilizado como una parte de un pigmento nanoporoso si menos del 1% del colorante se extrae del pigmento nanoporoso cuando esta en contacto con un volumen de agua igual o mayor que el volumen del pigmento nanoporoso, durante un penodo de 1 hora a temperatura ambiente.

[0030] El colorante quimiosensible puede ser un colorante quimiosensible que se insolubiliza por el material nanoporoso. Ejemplos de colorantes quimiosensibles incluyen colorantes acido-base de Lewis, porfirinas sensibles a la estructura, colorantes sensibles al pH, colorantes solvatocromicos, colorantes vapocromicos, colorantes sensibles al redox, y colorantes sensibles a iones metalicos. Los colorantes quimiosensibles pueden ser sensibles a una o mas interacciones qmmicas incluyendo interaccion acido-base de Lewis, interaccion acido-base Br0nsted, union a ligando, complejos rc-rc, enlaces de hidrogeno, polarizacion, oxidacion/reduccion y coordinacion de metales.

[0031] El colorante quimiosensible puede ser insolubilizado por el material nanoporoso a traves de un enlace qmmico, tal como un enlace covalente, un enlace ionico o un enlace de hidrogeno. El colorante quimiosensible puede ser insolubilizado por el material nanoporoso a traves de la adsorcion sobre una superficie del material nanoporoso. El colorante quimiosensible puede ser insolubilizado por el material nanoporoso a traves del atrapamiento ffsico del colorante en el material nanoporoso. El colorante quimiosensible puede estar en una superficie exterior del material nanoporoso, o puede estar sobre una superficie interior, tal como dentro de los poros, reticulaciones o espacios vados del material.

[0032] El colorante quimiosensible puede ser, por ejemplo, un colorante acido-base de Lewis, tal como un colorante de acido de Lewis o un colorante de base de Lewis. Un colorante acido-base de Lewis es un colorante que puede interactuar con una sustancia mediante el intercambio de aceptor-donante de un par de electrones con la sustancia, lo que da lugar a un cambio en las propiedades espectrales. El cambio en las propiedades espectrales para un colorante acido-base de Lewis puede estar relacionado con la interaccion acido-base de Lewis y la union a ligando, pero tambien a la formacion de complejos pi-pi, enlaces de hidrogeno, y/o cambios de polaridad. Los colorantes acido-base de Lewis incluyen colorantes que contienen iones metalicos, tales como metaloporfirinas y otros colorantes de macrocilos o quelantes de union a ion metalico; colorantes que contienen boro y acido boronico; y colorantes con heteroatomos accesibles (por ejemplo, N, O, S, P) con pares de electrones solitarios capaces de coordinacion de Lewis (por ejemplo, "colorantes complejometricos").

[0033] Ejemplos de colorantes acido-base de Lewis incluyen colorantes que contienen iones metalicos, tales como

porfirinas que contienen iones metalicos (es decir, metaloporfirinas), complejos salen, clorinas, porfirinas “bispocket”, y ftalocianinas. La diversidad dentro de las metaloporfirinas se puede obtener mediante la variacion de la porfirina parental, el centro metalico de la porfirina, o los sustituyentes perifericos de la porfirina. La porfirina parental tambien se refiere como una porfirina de base libre, que tiene dos atomos de nitrogeno centrales protonados (es decir, cationes de hidrogeno unidos a dos de los atomos de nitrogeno centrales). En un ejemplo, una porfirina parental es la llamada forma de base libre 5,10,15,20-tetrafenilporfirina (H2TPP), su dianion es 5,10,15,20-tetrafenil-porfirinato (2) (dianion TPP), sus complejos metalados y sus formas de acido (H3TPP+ y H4TPP+2). Esta porfirina puede formar complejos metalados, por ejemplo, con Sn4+, Co3+, Co2+, Cr3+, Mn3+, Fe3+, Cu2+, Ru, Zn2+, Ag2+, In3+ e Ir3+. Se

describen colorantes de metaloporfirina que contienen iones metalicos, por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos N° 6.368.558 B1 de Suslick et al. y en la Publicacion de la Solicitud de Patente de Estados Unidos N° 2003/0143112 A1 de Suslick et al.

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[0034] Los desplazamientos espectrales visibles y las diferencias de intensidad de absorcion para las metaloporfirinas pueden tener lugar despues de la union del centro metalico, lo que conduce facilmente a cambios observables en las propiedades espectrales. La magnitud de este desplazamiento espectral normalmente se correlaciona con la polarizabilidad del ligando, permitiendo asf la distincion entre los analitos en base a las propiedades electronicas de los analitos. Utilizando los centros metalicos que abarcan una gama de dureza qmmica y afinidad de union a ligando, puede ser posible diferenciar entre una amplia gama de analitos volatiles, incluyendo moleculas que tienen grupos funcionales blandos, tales como tioles, y moleculas que tienen grupos funcionales duros, tales como aminas. Dado que las porfirinas pueden exhibir cambios de longitud de onda y de intensidad en sus bandas de absorcion con una polaridad variante del disolvente, se puede utilizar una matriz que incluye porfirinas para distinguir colorimetricamente entre una serie de vapores de disolventes de union debil, tales como arenos, halocarbonos y cetonas.

[0035] El colorante quimiosensible puede ser, por ejemplo, una porfirina sensible a la estructura. Las porfirinas sensibles a la estructura incluyen porfirinas mdificadas que incluyen una superestructura unida a la periferia de la porfirina. Por ejemplo, las metaloporfirinas funcionalizadas con una superestructura en la periferia pueden limitar el acceso esterico al ion metalico, lo que permite la distincion selectiva en la forma de los analitos, tal como entre n- hexilamina y ciclohexilamina. El control de la union de diversos ligandos nitrogenados a dendnmeros de metaloporfirinas puede proporcionar selectividades en un intervalo de mas de 104

[0036] Entre los ejemplos de superestructuras que pueden unirse a una porfirina se incluyen dendnmeros, grupos siloxilo, grupos arilo, tales como grupos fenilo, grupos alquilo, tales como grupos t-butilo, grupos organometalicos, grupos inorganicos, y otros sustituyentes voluminosos. Las porfirinas que llevan superestructuras pueden ser selectivas a una forma molecular, incluyendo la sensibilidad a factores estericos, factores enantiomericos y factores regioisomericos. Por ejemplo, las estructuras pueden proporcionar bolsillos estericamente restringidos en una o ambas caras de la porfirina. Las porfirinas que llevan superestructuras tambien pueden ser sensibles a factores, tales como enlaces de hidrogeno y funcionalidades acido-base. Los colorantes de metaloporfirinas que contienen un ion metalico que incluyen una superestructura unida a la periferia de la porfirina y procedimientos de fabricacion de dichos colorantes, se describen, por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos N° 6.495.102 B1 de Suslick et al.

[0037] Un ejemplo de porfirinas modificadas que incluyen una superestructura unida a la periferia de las porfirinas es la familia de tetrakis(2,4,6-trimetoxifenil)porfirina (TTMPP). Variando el metal en esta porfirina, es posible distinguir entre sustancias, tales como entre t-butilamina y n-butilamina, y entre ciclohexilamina y n-hexilamina.

[0038] Otro ejemplo de una porfirina modificada que incluye una superestructura unida a la periferia de la porfirina es la familia de metaloporfirinas de sili eter. Por ejemplo, los andamios (“scaffolds”) derivados de la reaccion de

5.10.15.20- tetrakis(2',6'-dihidroxifenil)porfirina de zinc (II) con cloruro de t-butildimetilsililo proporcionan de porfirina de Zn (II) en la que las dos caras estan protegidas con seis, siete u ocho grupos siloxilo. Esto puede resultar en un conjunto de tres porfirinas que tienen propiedades electronicas similares, pero que tienen diferente impedimento alrededor del atomo de metal central presente en la porfirina. Las selectividades por la forma de estas porfirinas pueden ser de hasta 107 o mayor.

[0039] Otros ejemplos de porfirinas modificadas que incluyen una superestructura unida a la periferia de la porfirina incluyen porfirinas “bis-pocket” sustituidas con siloxilo, tales como 5-fenil-10,15,20-tris(2',6'-dihidroxifenil) porfirina de zinc (II); 5,10,15,20-tetrakis (2',6'-dihidroxifenil)porfirina de zinc (II); 5(fenil)-10,15,20-trikis(2',6'-disililoxifenil) porfirina de zinc (II); 5,10,15-trikis(2',6'-disililoxifenil)20-(2'-hidroxi-6'-sililoxifenil)porfirina de zinc (II). Las selectividades por la forma de estas porfirinas pueden ser de hasta 107 o mayor en comparacion con las metaloporfirinas no impedidas. El ajuste fino de las propiedades de union de estas porfirinas puede ser posible, tal como mediante el uso de “pockets” de demanda esterica variable.

[0040] Otros ejemplos de colorantes de metaloporfirinas que contienen iones metalicos que incluyen una superestructura unida a la periferia de la porfirina incluyen 2,3,7,8,12,13,17,18-octafluoro-5,10,15,20-tetrakis (pentafluorofenil)-porfirinatocobalto (II); 2,3,7,8,12,13,17,18-octabromo-5,10,15,20-tetrafenil-porfirinatozinc (II);

5.10.15.20- tetrafenilporfirinatozinc (II); 5(fenil)-10,15,20-trikis (2',6'-bis(dimetil-t-butilsiloxil)fenil)porfirinatozinc (II);

5.10.15.20- tetrakis (2',6'-bis(dimetil-t-butilsiloxil)fenil)porfirinatozinc (II); 5,10,15,20-tetrafenilporfirinatocobalto (ii);

5.10.15.20- tetrakis (2,6-difluorofenil)-porfirinatozinc (II); y 5,10,15,20-tetrakis(2,4,6-trimetilfenil)-porfirinatozinc (II).

[0041] Una matriz que incluye una porfirina sensible a la estructura puede utilizarse en bibliotecas combinatorias para la deteccion selectiva por la forma de sustratos. Dicha matriz tambien puede incluir una sensible a estructuras que tiene superestructuras quirales en la periferia de la porfirina, que puede proporcionar la identificacion de sustratos quirales, tales como medicamentos, productos naturales y componentes de muestras biologicas de un paciente. Dicha matriz tambien se puede utilizar para el analisis de entidades biologicas en base a las proternas de superficie, oligosacaridos, antfgenos, etc., que interaction con las metaloporfirinas. Los ejemplos de entidades biologicas incluyen especies individuales de bacterias y virus. Dicha matriz tambien se puede utilizar para el analisis de secuencias de acido nucleico, incluyendo el reconocimiento espedfico de secuencias individuales de acidos nucleicos. Los sustituyentes en las porfirinas que senan particularmente utiles a este respecto incluyen moleculas intercalantes de ADN conocidas y oligomeros de acido nucleico.

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[0042] El colorante quimiosensible puede ser, por ejemplo, un colorante sensible al pH. Los colorantes que son sensibles al pH incluyen un indicador de pH o colorantes indicadores acido-base que pueden cambiar de color tras la exposicion a acidos o bases. Ejemplos de colorantes sensibles al pH incluyen colorantes acidos de Br0nsted. Un colorante acido de Br0nsted es un donador de protones que puede donar un proton a una base de Br0nsted (es decir, un aceptor de protones), dando lugar a un cambio en las propiedades espectrales. Bajo ciertas condiciones de pH, un coloante acido de Br0nsted puede ser una base de Br0nsted.

[0043] Los ejemplos de colorantes acidos de Br0nsted incluyen porfirinas protonadas, pero no metaladas; clorina; porfirinas “bispocket”; ftalocianinas; y colorantes polipirrolicos relacionados. Los ejemplos de colorantes acidos de Br0nsted de porfirinas no metaladas incluyen el dication de 5,10,15,20-tetrakis(2',6'-bis(dimetil-t-butilsiloxil)fenil) porfirina; el dication de 5,10,15,20-tetrafenil-21H,23H-porfirina; o el dication de 5,10,15,20-tetrafenilporfirina. Otros ejemplos de colorantes acidos de Br0nsted incluyen rojo de clorofenol, verde de bromocresol, purpura de bromocresol, azul de bromotimol, rojo de bromopirogalol, violeta de pirocatecol, rojo de fenol, azul de timol, rojo de cresol, alizarina, naranja mordiente, naranja de metilo, rojo de metilo, rojo Congo, azul victoria B, azul de eosina, marron grasa B, Benzopurpurina 4B, Floxina B, Naranja G, amarillo de metanilo, verde de naftol B, azul de metileno, safranina O, violeta de metileno 3RAX, naranja sudan G, hidrato de morin, rojo neutro, naranja disperso # 25, acido rosolico, marron grasa RR, cloruro de cianidina, 3,6-acridinamina, 6'-butoxi-2,6-diamino-3,3-azodipiridina, base de para-rosanilina, base de naranja de acridina, violeta cristal, base carbinol de verde malaquita, rojo Nilo, azul Nilo, amarillo de nitracina, rojo de bromofenol, azul de bromofenol, azul de bromoxilenol, sal tetrasodica de naranja de xilenol, 1-[4-[[4-(dimetilamino)fenil]azo]fenil] 2,2,2 trifluoro-etanona, perclorato de 4-[2-[4-(dimetilamino)fenil]etenil]- 2,6-dimetil-pirilio y 1-amino-4-(4-decilfenilazo)-naftaleno.

[0044] El colorante quimiosensible puede ser, por ejemplo, un colorante solvatocromico o un colorante vapocromico. Los colorantes solvatocromicos pueden cambiar de color dependiendo de la polaridad local de su microentorno lfquido. Los colorantes vapocromicos pueden cambiar de color dependiendo de la polaridad local de su microentorno gaseoso. La mayona de colorantes son solvatocromicos y/o vapocromicos en cierta medida; sin embargo, algunos son mucho mas sensibles que otros, especialmente aquellos que pueden tener fuertes interacciones dipolo-dipolo. Los ejemplos de colorantes solvatocromicos incluyen colorantes de Reichardt, Rojo Nilo, fluorescema, y colorantes polipirrolicos.

[0045] Una matriz que incluye un colorante sensible al pH y/o un colorante solvatocromico o vapocromico puede ser util en la diferenciacion de analitos que no se unen a, o se unen solo debilmente a, iones metalicos. Dichos analitos incluyen compuestos acidos, tales como acidos carboxflicos, y ciertos compuestos organicos que carecen de funcionalidad unible. Lo ejemplos de compuestos organicos que carecen de funcionalidad unible incluyen alcanos simples, arenos, y algunos alquenos y alquinos, en especial si estan estericamente impedidos. Los ejemplos de compuestos organicos que carecen de funcionalidad unible tambien incluyen moleculas que estan suficientemente estericamente impedidas para impedir la union eficaz. Las matrices que incluyen un colorante sensible al pH y/o solvatocromico o vapocromico se describen, por ejemplo, en la publicacion de solicitud de patente de Estados Unidos No. 2003/0143112 A1 de Suslick et al.

[0046] El colorante quimiosensible puede ser, por ejemplo, un colorante sensible a redox que expermenta un cambio en las propiedades espectrales dependiendo de su estado de oxidacion. Ejemplos de colorantes que son sensibles a redox incluyen indicadores redox que se describen en H.A. Laitinen, Chemical Analysis (McGraw-Hill: Nueva York, 1960). Ejemplos de indicadores redox incluyen azul de metileno, azul-negro de naftol ponceau brillante, a- naftoflavona, fucsina basica, amarillo de quinolema, acetato de tionina, naranja de metilo, rojo neutro, difenilamina, acido difenilaminosulfonico, 1,10-fenantrolina de hierro (II), sales de permanganato, sales de plata y sales de mercurio.

[0047] El colorante quimiosensible puede ser, por ejemplo, un colorante sensible a iones metalicos que experimenta un cambio en las propiedades espectrales en presencia de iones metalicos. Ejemplos de colorantes que son sensibles a iones metalicos incluyen indicadores de iones metalicos que se describen en Laitinen [30]. Ejemplos de colorantes indicadores de iones metalicos incluyen negro de eriocromo T, murexida, 1-(2-piridilazo)-2-naftol, y violeta de pirocatecol.

[0048] El colorante quimiosensible puede ser un pigmento quimiosensible. Preferiblemente, el pigmento quimiosensible es un pigmento poroso. Una partfcula de pigmento poroso tiene un area superficial quimiosensible que es mucho mayor que el area superficial quimiosensible de una partfcula de pigmento no poroso correspondiente. Ejemplos de pigmentos porosos incluyen carbonato de calcio poroso, carbonato de magnesio poroso, sflice porosa, alumina porosa, oxido de titanio poroso y zeolitas.

[0049] El colorante quimiosensible puede ser una nanopartfcula quimiosensible. Una nanopartfcula quimiosensible puede ser una nanopartfcula discreta, o puede formarse a partir de iones o moleculas que forman nanopartfculas. Ejemplos de iones o moleculas que forman nanopartfculas se describen en Murphy et al. [31]. La nanopartfcula puede estar en una variedad de formas, incluyendo una nanoesfera, una nanovarilla, una nanofibra y un nanotubo.

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Los ejemplos de nanopartfculas quimiosensibles incluyen solidos de porfirina nanoporosos, nanopartfculas semiconductoras, tales como puntos cuanticos y nanopartfculas metalicas. Ejemplos de solidos de porfirina nanoporosos se describen en Suslick et al. [32].

[0050] Una matriz de sensores colorimetricos puede incluir ademas una pluralidad de puntos adicionales sobre el sustrato, donde cada punto adicional incluye independientemente un colorante quimiosensible. Al menos un punto de los puntos adicionales puede incluir un pigmento nanoporoso adicional que es diferente del primer y segundo pigmentos nanoporosos. Un pigmento nanoporoso adicional incluye un material nanoporoso y un colorante quimiosensible inmovilizado. El material nanoporoso y el colorante pueden ser como se ha descrito anteriormente para materiales nanoporosos y colorantes quimiosensibles. Preferiblemente, cada punto adicional incluye independientemente un pigmento nanoporoso adicional que es diferente del primer y segundo pigmentos nanoporosos. Mas preferiblemente, cada punto adicional incluye, independientemente, un pigmento nanoporoso adicional, cada uno de los pigmentos nanoporosos adicionales es diferente, y cada uno de los pigmentos nanoporosos adicionales es diferente del primer y segundo pigmentos nanoporosos. Como se ha senalado anteriormente, dos pigmentos nanoporosos son diferentes si sus materiales nanoporosos componentes y/o sus colorantes quimiosensible inmovilizados son diferentes.

[0051] Una matriz de sensores colorimetricos que incluye ademas una pluralidad de puntos adicionales sobre el sustrato puede incluir al menos un punto que no incluye un pigmento nanoporoso. Por ejemplo, la matriz puede incluir al menos un punto que incluye un colorante quimiosensible que no esta inmovilizado con un material nanoporoso. Las matrices colorimetricas en las que los puntos no incluyen pigmentos nanoporosos se describen, por ejemplo en las patentes de Estados Unidos Nos. 6.368.558 y 6.495.102 de Suslick et al., y en la publicacion de las solicitudes de patente de Estados Unidos Nos. 2003/0143112, 2003/0129085 y 2003/0166298 de Suslick et al. [1823]. Por lo tanto, una unica matriz de sensores colorimetricos puede incluir puntos que incluyen pigmentos nanoporosos y tambien pueden incluir puntos que incluyen solo colorantes quimiosensibles que no estan inmovilizados con un material nanoporoso.

[0052] El uso de mas de un tipo de colorante quimiosensible puede ampliar la gama de analitos a la que la matriz es sensible, puede mejorar la sensibilidad a algunos analitos, y/o puede aumentar la capacidad de discriminar entre analitos. En un ejemplo, una matriz de sensores colorimetricos incluye de 2 a 1.000 puntos. Preferiblemente, una matriz de sensores colorimetricos incluye de 4 a 500 puntos. Mas preferiblemente, una matriz de sensores colorimetricos incluye de 8 a 250 puntos. Mas preferiblemente, una matriz de sensores colorimetricos incluye de 10 a 100 puntos. Mas preferiblemente, una matriz de sensores colorimetricos incluye de 16 a 49 puntos, incluyendo de 36 puntos. Cada punto en una matriz de sensores colorimetricos puede incluir un colorante diferente. Sin embargo, puede ser deseable incluir puntos duplicados que incluyen el mismo colorante. Los puntos duplicados pueden ser utiles, por ejemplo, para proporcionar redundancia a la matriz y/o para servir como indicador del control de calidad.

[0053] Un procedimiento para fabricar una matriz de sensores colorimetricos incluye depositar un primer lfquido en un primer punto sobre un sustrato, depositar un segundo lfquido en un segundo punto sobre un sustrato, convertir el primer lfquido en un primer punto sobre el sustrato, y convertir el segundo lfquido en un segundo punto sobre el sustrato. El primer punto incluye un primer pigmento nanoporoso que incluye un primer material nanoporoso y un primer colorante quimiosensible inmovilizado. El segundo punto incluye un segundo pigmento nanoporoso que incluye un segundo material nanoporoso y un segundo colorante quimiosensible inmovilizado. El segundo pigmento nanoporoso es diferente del primer pigmento nanoporoso en que el primer y segundo colorantes quimiosensibles inmovilizados son diferentes, tal como se expone en las reivindicaciones. El primer y segundo pigmentos nanoporosos son de reaccion cruzada el uno con el otro con respecto a al menos un analito, de manera que los cambios en las propiedades espectrales que se producen tras la exposicion de la matriz de sensores a al menos un analito se puede utilizar para producir un mapa de diferencias de color que sirve como una huella dactilar unica para dicho al menos un analito a una concentracion determinada, en el que el mapa de diferencias de color muestra las diferencias de color entre las imagenes de la matriz antes y despues de la exposicion a una muestra, tal como se expone en las reivindicaciones.

[0054] En un primer ejemplo, el primer lfquido incluye un primer precursor de material nanoporoso y un primer colorante quimiosensible. Un precursor de material nanoporoso es una sustancia que formara un material nanoporoso cuando se solidifica. En este ejemplo, la conversion del primer lfquido en un primer punto incluye la solidificacion del primer precursor de material nanoporoso para formar el primer material nanoporoso. El primer precursor de material nanoporoso puede ser, por ejemplo, un polfmero, un prepolfmero, precursores ceramicos o mezclas de estos. El primer lfquido puede incluir otros ingredientes, tales como un disolvente y/o un agente tensioactivo.

[0055] El primer precursor de material nanoporoso puede incluir materiales de partida para un ceramico que han sido al menos parcialmente hidrolizados. El primer lfquido puede formarse por la combinacion de ingredientes que incluyen materiales de partida para un ceramico, un disolvente y el primero colorante quimiosensible para formar una primera mezcla y, a continuacion, la hidrolisis de la primera mezcla para formar un sol. La solidificacion del primer precursor de material nanoporoso puede incluir la condensacion del primer precursor de material nanoporoso para formar un gel y secar el gel para formar el primer material nanoporoso.

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[0056] La solidificacion puede incluir cualquier procedimiento que convierte el precursor de material nanoporoso en un material nanoporoso. Los ejemplos de procedimientos de solidificacion incluyen la reticulacion qmmica, la exposicion a radiacion UV y calentamiento. En un ejemplo, la solidificacion incluye calentar el lfquido sobre el sustrato. Puede ser preferible el curado inicial a temperatura ambiente durante 24 a 72 horas a fin de mantener la porosidad del pigmento nanoporoso. Puede llevarse a cabo un calentamiento adicional, por ejemplo, en un horno de conveccion estandar. Si el sustrato es sensible a la temperatura, se prefiere el calentamiento del lfquido durante 24 horas a temperaturas inferiores a 70°C. Cuando se prepara un punto que incluye un ceramico nanoporoso y un colorante sensible al pH como colorante quimiosensible, se prefiere la solidificacion a 60°C o incluso a temperatura ambiente. Con sustratos termicamente mas robustos, la solidificacion se puede completar mucho mas rapidamente, por ejemplo, en 1 hora a 120°C.

[0057] El segundo lfquido puede ser como se describe el primer lfquido, y puede convertirse en el segundo punto de una manera similar. Por ejemplo, el segundo lfquido puede incluir un segundo precursor de material nanoporoso y un segundo colorante quimiosensible, y convertir el segundo lfquido en un segundo punto puede incluir la solidificacion del segundo precursor de material nanoporoso para formar el segundo material nanoporoso. El segundo precursor de material nanoporoso puede ser como se ha descrito el primer precursor de material nanoporoso. Alternativamente, el segundo lfquido puede incluir una suspension coloidal que se convierte en un segundo punto mediante secado, tal como se describe a continuacion.

[0058] La Figura 1 es un diagrama esquematico, el mecanismo superior de la cual es un ejemplo de este procedimiento. En este mecanismo, se forma un lfquido inicial mediante la combinacion de precursores de sflice, un colorante quimiosensible y un disolvente que incluye agua. El lfquido se somete a hidrolisis para formar un sol coloidal y, a continuacion, se deposita en un punto sobre un sustrato. Los precursores de sflice se solidifican mediante condensacion para formar un gel de sflice, seguido de secado del gel para formar un aerogel de sflice. El punto formado es, de este modo, el aerogel nanoporoso que incluye el colorante quimiosensible inmovilizado.

[0059] En un segundo ejemplo, el primer lfquido incluye una primera suspension coloidal que incluye un primer disolvente y partfculas del primer pigmento nanoporoso. En este ejemplo, la conversion del primer lfquido en un primer punto incluye el secado de la primera suspension coloidal. El primer lfquido se puede formar mediante la dispersion de las partfculas del primera pigmento nanoporoso en el primer disolvente. El primer lfquido puede incluir otros ingredientes, tales como un agente tensioactivo.

[0060] Las partfculas del primer pigmento nanoporoso pueden formarse mediante la combinacion de ingredientes que incluyen materiales de partida para un ceramico, un segundo disolvente y el primer colorante quimiosensible para formar una primera mezcla; la hidrolisis de la primera mezcla para formar un sol; y la condensacion del sol para formar una segunda mezcla que incluye las partfculas del primer pigmento nanoporoso.

[0061] El segundo lfquido puede ser como se describe el primer lfquido, y puede convertirse en el segundo punto de una manera similar. Por ejemplo, el segundo lfquido puede incluir una segunda suspension coloidal que incluye un tercer disolvente y partfculas del segundo pigmento nanoporoso, y la conversion del segundo lfquido en un segundo punto puede incluir el secado de la segunda suspension coloidal. El segundo lfquido puede formarse mediante la dispersion de las partfculas del segunda pigmento nanoporoso en el tercer disolvente. Las partfculas del segundo pigmento nanoporoso pueden ser las descritas para las partfculas del primer pigmento nanoporoso.

[0062] En referencia a la figura 1, el mecanismo inferior es un ejemplo de este procedimiento. En este mecanismo, se forma un lfquido inicial mediante la combinacion de precursores de sflice, un colorante quimiosensible y un disolvente que incluye agua. El lfquido preliminar se somete a hidrolisis para formar un sol coloidal y, a continuacion, se somete a condensacion y precipitacion para formar partfculas del pigmento nanoporoso que incluye el colorante quimiosensible en un estado inmovilizado. A continuacion, se forma un lfquido mediante la dispersion de las partfculas del pigmento nanoporoso y un tensioactivo en un disolvente. Este lfquido se deposita en un lugar sobre un sustrato y a continuacion se seca para formar un aerogel de sflice. El punto formado es por lo tanto el aerogel que incluye el colorante quimiosensible.

[0063] En el procedimiento de formacion de una matriz de sensores colorimetricos, el primer y segundo lfquidos, y las mezclas utilizadas para formar los lfquidos, de forma independiente pueden incluir un disolvente. Ejemplos de disolventes incluyen 1,2-diclorobenceno, diglima, metanol, 2-metoxietanol, acetato de propilenglicol metil eter, agua, y mezclas de estos. Preferiblemente, los lfquidos incluyen un disolvente que contiene una mezcla de agua y otro disolvente.

[0064] En el procedimiento de formacion de una matriz de sensores colorimetricos, el primer y segundo lfquidos, y las mezclas utilizadas para formar los lfquidos, de forma independiente pueden incluir un agente tensioactivo. Un agente tensioactivo puede ser util para mejorar la solubilidad o dispersabilidad del colorante quimiosensible en un lfquido, para mejorar el control del flujo, para mejorar la uniformidad de la impresion o del color (es decir, la "nivelacion"), y/o para mejorar la humectacion de la superficie que se va a imprimir (es decir, "wet-out"). El tensioactivo puede ser cationico, anionico, zwitterionico, o no ionico. Ejemplos de tensioactivos incluyen dodecil

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sulfato de sodio (SDS) y Triton X-100, un tensioacitvo de silicona GE® Silwet®, un fluorotensioactivo 3M® Novec® y mezclas de los mismos.

[0065] Ejemplos de materiales de partida para un ceramico incluyen materiales de partida para materiales, tales como hidroxiapatita, oxido de titanio, zirconato de plomo, titanato, alumina, sflice, zirconia, nitruro de silicio, titanato de bario y carburo de silicio o mezclas de estos. En un ejemplo, los materiales de partida para un ceramico de sflice pueden incluir al menos un alcoxisilano o halosilano, e incluyen un catalizador de condensacion. El alcoxisilano o halosilano pueden ser, por ejemplo, tetrametoxisilano (TMOS), tetraclorosilano (TCS), metiltrimetoxisilano (MTMS), metiltriclorosilano (MTCS), octiltrimetoxisilano (OTES), fenetiltrimetoxisilano (PTMS) o mezclas de estos. El catalizador de condensacion puede ser, por ejemplo, un acido, tal como acido clorhfdrico (HCl) o acido mtrico (HNO3), o una base, tal como hidroxido de amonio (NH4OH) o hidroxido de sodio (NaOH), disuelto en agua.

[0066] En un ejemplo espedfico, una mezcla inicial incluye del 5 al 50% en volumen de alcoxisilanos, 0,001 a 0,1 M de acido clortndrico como catalizador de condensacion, un colorante quimiosensible, del 5 al 20% en volumen de agua, del 1 al 80% en volumen de disolventes y del 0,01 al 2% en peso de tensioactivo. Esta mezcla inicial puede hidrolizarse para formar un sol, depositarse sobre un sustrato, condensarse para formar un gel y secarse para formar un punto de una matriz. Alternativamente, esta mezcla inicial puede hidrolizarse para formar un sol y condensarse para formar una mezcla que incluye partfculas de un pigmento nanoporoso. Estas partfculas pueden entonces dispersarse en un disolvente, depositarse sobre un sustrato, y secarse para formar un punto de una matriz.

[0067] La deposicion puede incluir una o mas tecnicas de impresion, tales como de chorro de tinta, estampacion e impresion “dip-pin”. La Figura 2 es un conjunto de imagenes de una impresora “dip-pin” ranurada para depositar lfquidos sobre un sustrato. Cada uno de los lfquidos se puede depositar sobre un unico sustrato. Alternativamente, pueden imprimirse diferentes lfquidos sobre diferentes sustratos y los sustratos individuales se ensamblan a continuacion entre sf para formar la matriz.

[0068] Un procedimiento para fabricar una matriz de sensores colorimetricos puede incluir ademas depositar una pluralidad de lfquidos adicionales en lugares adicionales sobre el sustrato, y convertir los lfquidos adicionales en una pluralidad de puntos adicionales. Cada punto adicional incluye, independientemente, un colorante quimiosensible. Al menos uno de los puntos adicionales puede incluir un pigmento nanoporoso adicional que es diferente del primer y segundo pigmentos nanoporosos. Un pigmento nanoporoso adicional incluye un material nanoporoso y un colorante quimiosensible inmovilizado. El material nanoporoso y el colorante pueden ser como se ha descrito anteriormente para los materiales nanoporoso y los colorantes quimiosensibles. Preferiblemente, cada punto adicional incluye independientemente un pigmento nanoporoso adicional que es diferente del primer y segundo pigmentos nanoporosos. Mas preferiblemente, cada punto adicional incluye, independientemente, un pigmento nanoporoso adicional, cada uno de los pigmentos nanoporosos adicionales es diferente, y cada uno de los pigmentos nanoporosos adicionales es diferente del primer y segundo pigmentos nanoporosos. Como se senalo anteriormente, dos pigmentos nanoporosos son diferentes si sus materiales nanoporosos componentes y/o sus colorantes quimiosensible inmovilizados son diferentes.

[0069] El procedimiento puede incluir depositar de 2 a 1.000 lfquidos. Preferiblemente, el procedimiento incluye depositar de 4 a 500 lfquidos. Mas preferiblemente, el procedimiento incluye depositar de 8 a 250 lfquidos. Mas preferiblemente, el procedimiento incluye depositar de 10 a 100 lfquidos. Mas preferiblemente, el procedimiento incluye depositar de 16 a 72 lfquidos, incluyendo de 24 a 36 lfquidos. Cada lfquido puede incluir un colorante diferente. Sin embargo, puede ser deseable incluir lfquidos duplicados que incluyen el mismo colorante, tal como se senalo anteriormente.

[0070] Una matriz de sensores colorimetricos que incluye el primer y segundo puntos, cada uno incluyendo un pigmento nanoporoso diferente, se puede utilizar para analisis qrnmicos de analitos gaseosos y lfquidos. Un procedimiento para detectar un analito en una muestra incluye obtener una primera imagen de la matriz de sensores colorimetricos expuesta en las reivindicaciones en ausencia del analito, obtener una segunda imagen de la matriz de sensores colorimetricos en presencia de la muestra, y analizar la diferencia entre la primera imagen y la segunda imagen, tal como se expone en las reivindicaciones. La matriz puede utilizarse para detectar una amplia variedad de analitos, independientemente de la forma ffsica de los analitos. La matriz se puede utilizar para detectar cualquier sustancia que emite vapor, incluyendo sustancias lfquidas, solidas o gaseosas, e incluso cuando se mezcla con otras sustancias que emiten vapor. La matriz se puede utilizar para detectar analitos disueltos en un disolvente, incluyendo analitos en agua. La matriz se puede utilizar para detectar analitos ionicos o moleculares en un disolvente, incluso cuando se mezclan con otros analitos disueltos.

[0071] La obtencion de una imagen de una matriz de sensores colorimetricos se puede realizar con cualquier dispositivo de formacion de imagenes adecuado. Ejemplos de dispositivos de imagen incluyen escaneres planos, camaras digitales (preferiblemente, con iluminacion constante o intensidad de flash reproducible), camaras de video CCD o CMOS (tambien preferiblemente con iluminacion reproducible, tales como LED, blanco o tricolor). Puede construirse un dispositivo de mano para leer la matriz de sensores internos con capacidad informatica interna (por ejemplo, un PC de bolsillo o un microprocesador insertado), una fuente de luz y una camara de imagen.

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[0072] Para los analitos de gas o vapor, se pasa una corriente de gas que contiene el analito a traves de la matriz, y pueden obtenerse imagenes antes, durante y/o despues de la exposicion a la corriente de gas. Preferiblemente, se obtiene una imagen despues de que se hayan equilibrado la muestra y la matriz. Si la corriente de gas no esta presurizada, puede ser util el uso de una bomba en miniatura.

[0073] Para los analitos disueltos en un disolvente, ya sea acuoso o no acuoso, la primera imagen se puede obtener en el aire o, preferiblemente, despues de la exposicion al disolvente portador puro que se utiliza de la muestra. La segunda imagen de la matriz se puede obtener despues del inicio de la exposicion de la matriz a la muestra. Preferiblemente se obtiene una imagen despues de que se hayan equilibrado la muestra y la matriz.

[0074] El analisis de las diferencias entre la primera imagen y la segunda imagen puede incluir la comparacion cuantitativa de las imagenes digitales antes y despues de la exposicion al analito. Utilizando software personalizado, tal como ChemEye® (ChemSensing, Champaign, IL) o software de graficos estandar, como Adobe® Photoshop®, se puede obtener un mapa de diferencias restando la primera imagen de la segunda imagen. Para evitar artefactos de sustraccion en la periferia de los puntos, se puede promediar el centro de cada punto.

[0075] Las Figuras 3A-3C son imagenes de una matriz de sensores colorimetricos que muestran la matriz antes de la exposicion a una muestra (3A), despues de la exposicion a una muestra (3B), y un mapa de diferencias de estas dos imagenes (3C). Los datos de comparacion obtenidos del mapa de diferencias incluyen cambios en los valores de rojo, verde y azul (ARGB) para cada punto en la matriz. Los cambios en las propiedades espectrales que se producen tras la exposicion a un analito, y el mapa de diferencias de color resultante, pueden servir como una huella dactilar unica para cualquier analito o mezcla de analitos a una concentracion determinada.

[0076] En el caso mas simple, un analito puede representarse por un unico vector 3x que representa los valores ARGB para cada colorante, donde x es el numero de colorantes, tal como se expone en la ecuacion (1). Esto presupone que el equilibrio es relativamente rapido y que cualquier reaccion irreversible entre analito y colorante es lenta en relacion con el tiempo inicial de equilibrado.

Vector de diferencia = AR1, AG1, AB1, AR2, AG2, AB2, ..., ARx, AGx, ABx (1)

[0077] Alternativamente, la respuesta temporal del analito puede utilizarse para realizar una identificacion rapida, preferiblemente usando un "vector de apilamiento en el tiempo" (“time-stack vector”) de valores ARGB en funcion del tiempo. En la ecuacion 2, se muestra un vector de apilamiento en el tiempo para una matriz de 36 colorantes en los tiempos m, n, y, finalmente, z, todos utilizando el barrido inicial como lmea de base de las diferencias en los valores de rojo, verde y azul:

Vector de apilamiento en el tiempo = AR1 m, AG1 m, AB1 m, AR2 m, AG2 m, AB2 m, AR36 m, AG36 m, AB36 m,..., AR1 n, AG1 n, AB1 n, ..., AR36 m, AG36 m, AB36 m,..., AR36 z, AG36 z, AB36 z (2)

[0078] Por consiguiente, cada respuesta de analito se puede representar digitalmente como un vector de dimension 3xz, donde x es el numero de colorantes y z es el numero de barridos a diferentes tiempos. La comparacion cuantitativa de dichos vectores de diferencia puede realizarse simplemente mediante la medicion de la distancia euclidiana en el espacio 3xz. Dichos vectores se pueden tratar a continuacion mediante el uso de analisis estadfsticos o quimiometricos de rutina, incluyendo el analisis de componentes principales (PCA), analisis de agrupamiento jerarquico (HCA) y el analisis discriminante lineal. Se prefieren los procedimientos estadfsticos adecuados para datos de alta dimensionalidad. Como ejemplo, HCA examina sistematicamente la distancia entre los vectores que representan cada colorante, formando grupos en base a las distancias multivariadas entre las respuestas de analito en el espacio multidimensional de color ARGB utilizando el procedimiento de varianza minima ("de Ward") para la clasificacion [33]. A continuacion, se puede generar un dendrograma que muestra el agrupamiento de los datos a partir de las distancias euclidianas entre y dentro de los vectores de analito, al igual que un arbol ancestral.

[0079] Un procedimiento para detectar un analito puede incluir la formacion de un derivado del analito de interes. Esto puede ser util cuando los analitos originales resultan ser relativamente no sensibles a los colorantes de la matriz. En este caso, la reaccion qmmica del analito puede formar uno o mas productos que son bien detectados por los colorantes de la matriz.

[0080] En un ejemplo, la respuesta de las matrices a diferentes azucares disueltos en agua puede no ser suficiente para el analisis directo. Sin embargo, la reaccion de los analitos de azucar con los acidos boronico o borico produce analitos secundarios que pueden ser analizados en una matriz. Sin estar ligado a ninguna teona particular, parece que esto puede atribuirse al hecho de que diferentes hidratos de carbono tienen diferentes constantes de asociacion al acido boronico, lo que lleva a cambios en el pH de la solucion [34-37].

[0081] En otro ejemplo, se puede oxidar parcialmente un analito antes de la obtencion de la segunda imagen de la matriz de sensores colorimetricos. La oxidacion parcial de un analito significa la oxidacion que no convierte todos los

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atomos de carbono de los analitos completamente a dioxido de carbono. Mediante la oxidacion parcial de analitos, se forman nuevas mezclas de analitos parcialmente oxidados que pueden proporcionar una huella digital analttica unica para la presencia de los analitos parentales. La oxidacion parcial puede incluir poner en contacto el analito con un agente oxidante, tal como gas oxfgeno, peroxido de hidrogeno, hipoclorito, dioxido de cloro, cloro, y opcionalmente puede incluir poner en contacto el analito con un catalizador de oxidacion. Preferiblemente, la fuente de oxidacion esta presente a una concentracion o cantidad que es suficiente para dar lugar a la formacion de un analito oxidado, pero que es inferior a la necesaria para oxidar completamente el analito parental completamente a dioxido de carbono. Se describe el analisis colorimetrico usando una matriz, donde el analito se oxida parcialmente, por ejemplo, en la publicacion de la solicitud de patente de Estados Unidos No. 2003/0166298 A1 de Suslick et al.

[0082] La oxidacion parcial puede formar una mezcla de alcoholes, aldetndos, cetonas, acidos carboxflicos, monoxido de carbono, y/o dioxido de carbono. Por ejemplo, una muestra que incluye un analito debilmente sensible se puede convertir en al menos un analito parcialmente oxidado que es mas volatil. En un ejemplo, el hexano se puede oxidar parcialmente a analitos derivados, tales como acido hexanoico, hexanol, hexanal, y cetonas C6. Los compuestos organicos mas volatiles tienen tfpicamente una interaccion mas fuerte con la matriz y, por lo tanto, pueden proporcionar respuestas mas intensas que los analitos parentales.

[0083] Una matriz de sensores colorimetricos que incluye el primer y segundo puntos, incluyendo cada uno un material nanoporoso y un colorante quimiosensible, puede utilizarse para detectar amoniaco u otros analitos en el aire exhalado. La deteccion de amomaco en el aire exhalado puede ser util en la deteccion de la presencia de una infeccion por Helicobacter o para el diagnostico de la funcion hepatica o renal. La deteccion colorimetrica de amomaco en el aire exhalado se describe, por ejemplo, en la publicacion de la Solicitud de Patente de Estados Unidos N° 2005/0171449 A1, con los inventores Suslick et al.

[0084] Una matriz de sensores colorimetricos se puede colocar en un cartucho de plastico transparente, y el cartucho se puede sellar enton para proteger la matriz del entorno ambiental. Se puede introducir una muestra gaseosa o lfquida mediante la inyeccion de la muestra en el cartucho. Alternativamente, se puede formar una matriz de sensores colorimetricos sobre un sustrato y se puede unir una cubierta al sustrato para formar una camara sellada que encierra la matriz y que incluye un puerto de entrada, y, opcionalmente, un puerto de salida. Los cartuchos para matrices de sensores colorimetricos se describen en la solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos N° 61/094.311 de los mismos titulares, presentada el 4 de septiembre de 2008, titulada Cartucho para matrices de sensores colorimetricos, con el inventor Kenneth S. Suslick, numero de expediente ILL02-112-PRO.

[0085] Las matrices de sensores colorimetricos que incluyen el primer y segundo puntos, cada uno incluyendo un pigmento nanoporoso diferente, pueden tener mayor estabilidad, sensibilidad y selectividad hacia los analitos que las matrices de sensores colorimetricos convencionales. Los pigmentos nanoporosos pueden ser mas estables que los colorantes en matrices de sensores colorimetricos convencionales, ya que los colorantes de los pigmentos nanoporosos estan aislados en el sitio dentro de un material nanoporoso, protegiendo de las reacciones intermoleculares que pueden tener suceder a los colorantes solubilizados en solucion. La perdida del colorante en un analito lfquido tambien se reduce o elimina.

[0086] Los pigmentos nanoporosos pueden proporcionar un aumento de la intensidad del color para un punto determinado en una matriz, ya que la carga del colorante en el punto no esta limitada por su solubilidad. Este aumento de la intensidad de color puede proporcionar una mayor sensibilidad del sensor, ya que la magnitud del cambio en las propiedades espectrales en respuesta a un analito puede ser mayor. Las matrices de pigmentos nanoporosos tambien pueden tener una mejor sensibilidad que las matrices de colorantes colorimetricos convencionales. Una de las razones para este aumento de la sensibilidad puede ser que el material nanoporos actua como preconcentrador.

EJEMPLOS

Ejemplo 1: Formacion de una matriz de sensores colorimetricos con pigmento nanoporoso para la deteccion, identificacion y cuantificacion de VOC y TIC.

[0087] Se fabrico una matriz de sensores colorimetricos para la deteccion e identificacion de compuestos organicos volatiles (VOC) y compuestos qmmicos toxicos industriales (TIC) utilizando un precursor de material nanoporoso y colorantes qmmicamente sensibles. El precursor de material nanoporoso en este ejemplo fue una solucion sol-gel de sflice modificada organicamente (ORGAMOSIL) que inclma del 5 al 50% en volumen de alcoxisilanos, del 5 al 20% en volumen de agua, del 1 al 80% en volumen de disolventes, de 0,001 a 0,1 M de acido clortndrico como catalizador de condensacion, y del 0,01 al 2% en peso de tensioactivo. La formulacion agitada se anadio a cada uno de los colorantes en la Tabla 1, y las mezclas resultantes se cargaron en un bloque de teflon que contema pocillos cilmdricos individuales (3/8" de profundidad) para cada mezcla.

[0088] Se utilizo una impresora “dip-pin” ranurada flotante capaz de liberar aproximadamente 100 nL para imprimir los lfquidos sobre la superficie de una membrana de PVDF hidrofoba. La matriz “dip-pin” ranurada se sumergio en el tintero con las formulaciones que rellenaban los correspondientes agujeros del tintero. A continuacion, la matriz de

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agujas se levanto y se presiono sobre un sustrato adecuado, produciendo una matriz impresa. Una vez impresas, las matrices se curaron a temperature ambiente durante 48 horas.

Tabla 1 - Colorantes quimiosensible utilizados para el analisis de TIC

Punto #_________________________________________Nombre__________________________________

1 2,3,7,8,12,13,17,18-Octaetil-21H, 23H-porfina de zinc (II)

2 5,10,15,20-tetrafenil-21H, 23H-porfina de zinc

3 Tetramesitilporfirina de zinc

4 5,10,15,20-tetrakis(pentafluorofenil) -21H, 23H-porfina de zinc

5 5,10,15,20-tetrafenil-21H, 23H-porfina con cloruro de manganeso (III)

6 5,10,15,20-tetrakis(pentafluorofenil)-21H, 23H-porfirina con cloruro de hierro (III)

7 5,10,15,20-tetrafenil-21H, 23H-porfina de cobalto (II)

8 1-[4-[[4-(dimetilamino)fenil]azo]fenil] 2,2,2-trifluoro-etanona

9 perclorato de 4-[2-[4-(dimetilamino)fenil]etenil] -2,6-dimetil-pirilio

10 1- amino-4-(4-decilfenilazo)naftaleno

11 Rojo de metilo + Bu4NOH

12 Rojo de fenol + Bu4NOH

13 Rojo de cresol + Bu4NOH

14 Violeta de m-cresol + Bu4NOH

15 Azul de timol + Bu4NOH

16 Alizarina + Bu4NOH

17 Fucsina basica + Bu4NOH

18 Violeta cristal

19 Verde de bromocresol

20 Rojo de bromofenol

21 Azul de bromotimol

22 Azul negro de naftol

23 Rojo de bromopirogalol

24 Violeta de pirocatecol

25 Rojo Nilo

26 Naranja disperso #25

27 4-(4-nitrobencil)piridina + N-bencilanilina

28 Bu4NBr + azul de bromohlorofenol

29 ZnOAc2 + purpura de m-cresol + Bu4NOH

30 fucsina basica + acido tosico

31 LiNO3 + rojo de Cresol

32 HgCl2 + azul de bromofenol + Bu4NOH

33 HgCl2 + rojo de fenol + Bu4NOH

34 Cu(NOa)2

35 AgNO3 + verde de bromocresol

_______36_________AgNO3 + rojo de fenol__________________________________________________________

Ejemplo 2: Deteccion, identificacion y cuantificacion de los TIC

[0089] Las matrices preparadas del Ejemplo 1 se cortaron a medida y se colocaron en cartuchos poliacnlicos sellados perforables. Se diluyeron los gases premezclados certificados de 16 TIC individuales usando controladores de flujo de masa digitales a su concentracion de peligro inmediato para la vida o la salud (IDLH). Para cada matriz, la corriente de gas resultante se puso en contacto con la matriz en su cartucho. La imagen de cada matriz se adquirio mediante un escaner de superficie plana (V200; EPSON, Long Beach, CA) antes y durante la exposicion a los TIC. Se produjo un equilibrio rapido y las imagenes para el analisis se adquirieron despues de dos minutos de exposicion. Tras la exposicion al analito, las matrices se sometieron a reacciones reversibles que dieron lugar a cambios de color bien definidos. Los valores RGB se obtuvieron en un mapa de diferencias restando la imagen anterior de la imagen posterior. Para eliminar la posibilidad de artefactos de la resta causados por adquisiciones cerca del borde del punto, solo los centros de los puntos se incluyeron en el calculo. Las mediciones se realizaron con Photoshop® o ChemEye®.

[0090] Se ensamblo una base de datos a partir de las series por quintuplicado de los TIC a concentraciones IDLH. Los perfiles de cambio de color, que eran unicos para cada TIC, se muestran en los mapas de diferencias de color de la Figura 4.

[0091] Las diferentes concentraciones de TIC tambien se determinaron con la matriz de sensores colorimetricos. Para fines de ilustracion, Se escogieron tres TIC (amornaco, dioxido de azufre y cloro) a concentraciones correspondientes a sus respectivas IDLH, el nivel de exposicion permisible (PEL), y las concentraciones sub-PEL, tal

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como aparece en la figura 5. Las diferencias claramente identificables en los mapas de diferencias de color de la Figura 5 eran evidentes, incluso sin el analisis estad^stico.

[0092] Para los analisis estadfsticos [33] de los cambios en las propiedades espectrales, se utilizaron el analisis de componentes principales (PCA) y el analisis de agrupamiento jerarquico (HCA) para analizar la base de datos del perfil de cambio de color. El PCA proporciona una evaluacion cuantitativa de la dispersion analttica de una tecnica basada en su numero de dimensiones independientes de varianza. Los sensores de lenguas electronicas convencionales han mostrado solo una selectividad limitada, lo que se cree que es debido a su relativamente bajo numero de dimensiones independientes. Por lo general, solo dos dimensiones representaran mas del 95% de discriminacion total en estos sensores convencionales. En cambio, hubo un nivel extremadamente alto de dispersion con las matrices de sensores colorimetricos del Ejemplo 1. Cuando el PCA se aplico incluso a esta familia de analitos muy estrechamente relacionados, hubo 10 dimensiones necesarias para el 90% de discriminacion total, tal como se indica en la grafico de la Figura 6.

[0093] La Figura 7 muestra el dendrograma generado a partir del analisis de HCA de los datos para las pruebas por quintuplicado de 14 TIC a su IDLH, ademas de un control. Sorprendentemente, todos los TIC se agruparon con precision sin errores o errores de clasificacion en los 75 casos.

Ejemplo 3: Matriz de sensores colorimetricos para la deteccion e identificacion de hidrato de carbono

[0094] Se combinaron tetrametilortosilicato (TMOS), metiltrimetoxisilano (MTMS), metanol, y agua nanopura en la relacion molar de 1:1:11:5. La mezcla se agito durante 2 horas a temperatura ambiente. La formulacion agitada se anadio a los colorantes quimiosensibles listados en la Tabla 2, y las mezclas se cargaron en un bloque que contema pocillos cilmdricos individuales que teman una profundidad de 3/8 de pulgada para cada mezcla. Se utilizo una impresora “dip-pin” ranurada flotante capaz de liberar aproximadamente 100 nL para imprimir los lfquidos sobre la superficie de una membrana hidrofila de acetato de nitrocelulosa (Millipore, Cat No. SSWP14250, 3,0 |im). La matriz “dip-pin” ranurada se sumergio en el tintero con las formulaciones que rellenaban los correspondientes agujeros del tintero. A continuacion, la matriz de agujas se levanto y se presiono sobre un sustrato adecuado, produciendo una matriz impresa. Una vez impresas, las matrices se curaron a temperatura ambiente durante 24 horasy a continuacion a 65°C durante 24 horas.

Tabla 2 - Colorantes quimiosensibles utilizados para el analisis de azucares y edulcorantes

Punto #_________________________________________Nombre

1 azul de bromofenol

2 azul de tetrabromofenol

3 3', 3",5',5"-tetrayodofenosulfonaftalema

4 azul de bromoclorofenol

5 verde de cromocresol

6 rojo de clorofenol

7 rojo de bromofenol

8 purpura de bromocresol

9 azul de bromoxilenol

10 rojo de fenol

11 purpura de m-cresol

12 sal tetrasodica de naranja de xilenol

13 rojo de bromopirogalol

14 amarillo de metilo

15 rojo Congo

16 _______naranja de metilo___________________________

Ejemplo 4: Deteccion, identificacion y cuantificacion de azucares y edulcorantes.

[0095] Las matrices de sensores colorimetricos descritos en el Ejemplo 3 se ensayaron frente a 15 azucares diferentes (incluyendo monosacaridos y disacaridos), edulcorantes artificiales y alcoholes de azucar. Los analitos fueron D-(-)-fructosa, D-(+)-galactosa, D-(+)-glucosa, p-lactosa, maltitol, D-manitol, D-(+)-manosa, D-(+)-Melibiosa, L- ramnosa, D-(-)-ribosa, sacarina, sorbitol, sacarosa, xilitol, D-(+)-xilosa. Cada analito se disolvio en tampon de fosfato 1 mM a pH 7,4, con 5 mM de acido 3-nitrofenilboronico anadido. La concentracion de cada analito, a excepcion de la sacarosa, fue de 25 mM, y la concentracion de sacarosa fue de 150 mM.

[0096] Para cada analito, la matriz se coloco en un cartucho perforable, y el cartucho se coloco sobre un escaner fotografico plano Epson V200. Se obtuvo una primera imagen con la matriz se expone a una solucion tampon en blanco. La solucion tampon se extrajo y se inyecto una solucion de analito de azucar. Despues de un retraso de 5 minutos, la matriz se volvio a escanear con el fotoescaner de superficie plana. El retraso aseguraba el equilibrio completo de la matriz, ya que el 90% del equilibrio se produda en menos de un minuto. La Figura 8 es un grafico del

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tiempo de respuesta de una matriz de sensores colorimetricos para los azucares y edulcorantes, tal como se representa por el cambio en la distancia euclidiana con el tiempo.

[0097] Usando los procedimientos del Ejemplo 2, se obtuvieron mapas de diferencias para cada analito, se ensamblo una base de datos a partir de series por quintuplicado de los analitos de azucar, y se realizo el analisis estad^stico. Los perfiles de cambio de color, que eran unicos para cada analito, se muestran en los mapas de diferencias de color de la Figura 9. La Figura 10 muestra el dendrograma de HCA generado a partir del analisis HCA de los datos. Sorprendentemente, todos los hidratos de carbono se identificaron con precision y se identificaron uno contra el otro sin errores o sin errores de clasificacion en los 80 casos.

Ejemplo 5: Estudio de la concentracion de D-glucosa

[0098] Ademas de la alta discriminacion, la alta sensibilidad a los hidratos de carbono es esencial para la mayona de aplicaciones practicas. Por ejemplo, el intervalo fisiologico de las concentraciones de glucosa es de aproximadamente 2 mM a aproximadamente 50 mM; la glucosa en plasma en ayunas normal (FPG) es de aproximadamente 5 mM y el umbral de la diabetes es por encima de 7 mm. Ademas, las concentraciones de glucosa en diabeticos 2 horas despues de una prueba de tolerancia oral a la glucosa estan por encima de 11,1 mm [38].

[0099] El lfmite de deteccion (LOD) de la matriz de sensores colorimetricos del Ejemplo 3 se determino poniendo en contacto las matrices con muestras que contienen concentraciones de 1 mM, 5 mM, 10 mM, 25 mM, 50 mM, 100 mM, y 200 mM de D-glucosa en una solucion tampon en blanco. Los perfiles de concentracion se construyeron mediante la representacion de la distancia euclidiana total del cambio de color de la matriz frente a la concentracion de D-glucosa. La respuesta global de la matriz, tal como se mide por la diferencia euclidiana total frente a la concentracion de D-glucosa, se muestra en la Figura 11. El lfmite inferior de deteccion (LOD) de la matriz, definida como 3x la senal con respecto al ruido, fue <1 mM.

Ejemplo 6: Experimento de ciclado con D-glucosa

[0100] Mientras que las matrices de sensores colorimetricos del Ejemplo 3 eran baratos, desechables, y pensados para un solo uso, muchas de las reacciones que tienen lugar eran, de hecho, reversibles. Por lo tanto, la reutilizacion de las matrices se examino mediante la exposicion de las matrices a una solucion tampon en blanco utilizando un sistema de flujo de 20 ml/min, la obtencion de una primera imagen, y a continuacion el ciclado al mismo tampon infundido con 25 mM de D-glucosa, seguido de tampon plano de nuevo. Este proceso se repitio durante tres ciclos completos. Debido al volumen muerto y los tiempos de mezcla en el aparato de flujo, el equilibrio completo requirio aproximadamente 6 minutos. El tiempo de respuesta intrmseca de la matriz en ausencia del volumen muerto fue de menos de 30 segundos. Sorprendentemente se observo una buena capacidad de reutilizacion, tal como se muestra en el grafico de la Figura 12.

REFERENCIAS

[0101]

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20. Suslick, K. S.; Rakow, N. A.; Sen, A.; McNamara, W. B. III; Kosal, Margaret E. "Colorimetric artificial nose having an array of dyes and method for artificial olfaction" solicitud de patente de Estados Unidos 20030143112; July 21, 2003.

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Claims (26)

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   REIVINDICACIONES

   1. Matriz de sensores colorimetricos, que comprende: un sustrato;

   un primer punto sobre el sustrato, que comprende un primer pigmento nanoporoso; comprendiendo el primer pigmento nanoporoso un primer material nanoporoso y un primer colorante quimiosensible inmovilizado; y un segundo punto sobre el sustrato, que comprende un segundo pigmento nanoporoso; comprendiendo el segundo pigmento nanoporoso un segundo material nanoporoso y un segundo colorante quimiosensible inmovilizado; en la que el primer pigmento nanoporoso difiere del segundo pigmento nanoporoso en que el primer y segundo colorantes quimiosensibles inmovilizados son diferentes; y

   en la que el primero y segundo pigmentos nanoporosos son de reaccion cruzada entre sf con respecto a al menos un analito, de manera que los cambios en las propiedades espectrales que se producen tras la exposicion de la matriz de sensores a al menos un analito se pueden utilizar para fabricar un mapa de diferencias de color que sirve como una huella dactilar unica para dicho al menos un analito a una concentracion determinada, en la que el mapa de diferencias de color muestra las diferencias de color entre las imagenes de la matriz antes y despues de la exposicion a una muestra.
2. 2. Matriz de sensores colorimetricos, segun la reivindicacion 1, en la que el primer colorante quimiosensible inmovilizado comprende un colorante insolubilizado por el primer material nanoporoso.
3. 3. Matriz de sensores colorimetricos, segun la reivindicacion 2, en la que el colorante se selecciona del grupo que consiste en un colorante acido-base de Lewis, una porfirina sensible a la estructura, un colorante sensible al pH, un colorante solvatocromico, un colorante vapocromico, un colorante sensible al redox y un colorante sensible a iones metalicos;

   en la que el colorante se selecciona entre:

   (i) un colorante acido-base de Lewis seleccionado del grupo que consiste en un colorante que contiene un ion metalico, un colorante que contiene boro, un colorante que contiene acido boronico, y un colorante que comprende un heteroatomo accesible que tiene un par de electrones solitario;

   (ii) un colorante que contiene un ion metalico seleccionado del grupo que consiste en una metaloporfirina, un complejo de salen, una clorina, una porfirina “bispocket”, y una ftalocianina;

   (iii) una porfirina sensible a la estructura seleccionada del grupo que consiste en tetrakis(2,4,6-trimetoxifenil)- porfirina, una silileter-metaloporfirina y una porfirina “bispocket” sustituida con siloxilo; o

   (iv) un colorante sensible al pH seleccionado del grupo que consiste en un colorante acido de Br0nsted y un colorante basico de Br0nsted;

   o en la que el colorante es sensible a al menos una interaccion qmmica seleccionada del grupo que consiste en la interaccion acido-base de Lewis, la interaccion acido-base de Br0nsted, la union a ligando, complejacion tc-tc, enlaces de hidrogeno, polarizacion, oxidacion/reduccion y coordinacion de metales.
4. 4. Matriz de sensores colorimetricos, segun la reivindicacion 1, en la que el primer colorante quimiosensible inmovilizado comprende un pigmento quimiosensible, tal como un pigmento poroso; o en la que el primer colorante quimiosensible inmovilizado comprende una nanopartfcula quimiosensible, en la que la nanopartfcula quimiosensible se selecciona del grupo que consiste en un solido de porfirina nanoporoso, una nanopartfcula semiconductora y una nanopartfcula metalica.
5. 5. Matriz de sensores colorimetricos, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el primer y segundo materiales nanoporosos son el mismo.
6. 6. Matriz de sensores colorimetricos, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el primer y segundo materiales nanoporosos son diferentes.
7. 7. Matriz de sensores colorimetricos, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas una pluralidad de puntos adicionales sobre el sustrato, comprendiendo cada punto de la pluralidad, independientemente, un colorante quimiosensible.
8. 8. Matriz de sensores colorimetricos, segun la reivindicacion 7, en la que al menos un punto de la pluralidad comprende un pigmento nanoporoso adicional, diferente del primer y segundo pigmentos nanoporosos;

   en la que cada punto de la pluralidad comprende, independientemente, un pigmento nanoporoso adicional, diferente del primer y segundo pigmentos nanoporosos; en la que cada pigmento nanoporoso adicional de la pluralidad es diferente.
9. 9. Procedimiento de fabricacion de una matriz de sensores colorimetricos, segun la reivindicacion 1, que comprende:

   (i) depositar un primer lfquido en un primer lugar sobre un sustrato,

   (ii) depositar un segundo lfquido en un segundo lugar sobre un sustrato,

   (iii) convertir el primer lfquido en un primer punto sobre el sustrato, y

   (iv) convertir el segundo lfquido en un segundo punto sobre el sustrato;

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   en el que el primer punto comprende un primer pigmento nanoporoso que comprende un primer material nanoporoso y un primer colorante quimiosensible inmovilizado; y

   el segundo punto comprende un segundo pigmento nanoporoso que comprende un segundo material nanoporoso y un segundo colorante quimiosensible inmovilizado;

   el primer pigmento nanoporoso difiere del segundo pigmento nanoporoso en que el primer y segundo colorantes quimiosensibles inmovilizados son diferentes; y

   el primero y segundo pigmentos nanoporosos son de reaccion cruzada entre sf con respecto a al menos un analito, de manera que los cambios en las propiedades espectrales que se producen tras la exposicion de la matriz de sensores a al menos un analito se pueden utilizar para fabricar un mapa de diferencias de color que sirve como una huella dactilar unica para dicho al menos un analito a una concentracion determinada, en el que el mapa de diferencias de color muestra las diferencias de color entre las imagenes de la matriz antes y despues de la exposicion a una muestra.
10. 10. Procedimiento, segun la reivindicacion 9, en el que el primer lfquido comprende un primer precursor de material nanoporoso y un primer colorante quimiosensible, y en el que la conversion del primer lfquido en un primer punto comprende la solidificacion del primer precursor de material nanoporoso para formar el primer material nanoporoso; en el que la solidificacion comprende condensar el primer precursor de material nanoporoso para formar un gel y secar el gel para formar el primer material nanoporoso.
11. 11. Procedimiento, segun la reivindicacion 10, en el que el primer precursor de material nanoporoso se selecciona del grupo que consiste en un polfmero, un prepolfmero, precursores de ceramicos, o mezclas de los mismos; o en el que el primer precursor de material nanoporoso comprende materiales de partida para un ceramico que han sido al menos parcialmente hidrolizados.
12. 12. Procedimiento, segun cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en el que el primer lfquido comprende ademas un disolvente y/o un tensioactivo.
13. 13. Procedimiento, segun cualquiera de las reivindicaciones 9-12, que comprende ademas la formacion del primer lfquido mediante la combinacion de ingredientes que comprenden materiales de partida para un ceramico, un disolvente, y el primer colorante quimiosensible para formar una primera mezcla, y la hidrolisis de la primera mezcla para formar un sol.
14. 14. Procedimiento, segun la reivindicacion 9, en el que el primer lfquido comprende una primera suspension coloidal que comprende un primer disolvente y partfculas del primer pigmento nanoporoso, y, opcionalmente, un tensioactivo; y en el que la conversion del primer lfquido en un primer punto comprende secar la primera suspension coloidal.
15. 15. Procedimiento, segun la reivindicacion 14, que comprende ademas formar el primer lfquido mediante la dispersion de las partfculas del primer pigmento nanoporoso en el primer disolvente.
16. 16. Procedimiento, segun la reivindicacion 15, que comprende ademas la formacion de las partfculas del primer pigmento nanoporoso mediante:

    la combinacion de ingredientes que comprenden materiales de partida para un ceramico, un segundo disolvente y el primer colorante quimiosensible para formar una primera mezcla; la hidrolisis de la primera mezcla para formar un sol; y

    la condensacion del sol para formar una segunda mezcla que comprende las partfculas del primer pigmento nanoporoso.
17. 17. Procedimiento, segun cualquiera de las reivindicaciones 14-16, en el que el segundo lfquido comprende una segunda suspension coloidal que comprende un tercer disolvente y partfculas del segundo pigmento nanoporoso, y la conversion del segundo lfquido en un segundo punto comprende secar la segunda suspension coloidal.
18. 18. Procedimiento, segun cualquiera de las reivindicaciones 9-16, en el que el segundo lfquido comprende un segundo precursor de material nanoporoso y un segundo colorante quimiosensible, y en el que la conversion del segundo lfquido en un segundo punto comprende solidificar el segundo precursor de material nanoporoso para formar el segundo nanoporoso material.
19. 19. Procedimiento, segun cualquiera de las reivindicaciones 9-18, en el que la deposicion del primer y segundo lfquidos comprende impresion de chorro de tinta, estampacion o impresion “dip-pin”.
20. 20. Procedimiento, segun cualquiera de las reivindicaciones 9-19, en el que el primer y segundo colorantes quimiosensibles se seleccionan, independientemente, del grupo que consiste en un colorante quimiosensible, un pigmento quimiosensible y una nanopartfcula quimiosensible;

    en el que al menos uno del primer y segundo colorantes quimiosensibles comprende un colorante quimiosensible seleccionado del grupo que consiste en un colorante acido-base de Lewis, una porfirina sensible a la estructura, un colorante sensible al pH, un colorante solvatocromico, un colorante vapocromico, un colorante sensible al redox y un colorante sensible a iones metalicos;

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    o en el que al menos uno del primer y segundo colorantes quimiosensibles comprende un colorante quimiosensible sensible a al menos una interaccion qmmica seleccionada del grupo que consiste en la interaccion acido-base, union a ligando, complejacion rc-rc, enlaces de hidrogeno, polarizacion, oxidacion/reduccion y coordinacion de metales.
21. 21. Procedimiento, segun cualquiera de las reivindicaciones 9-20, que comprende ademas: depositar una pluralidad de lfquidos adicionales en puntos adicionales sobre el sustrato, y convertir los lfquidos adicionales en una pluralidad de puntos adicionales;

    en el que cada punto de la pluralidad comprende, independientemente, un colorante quimiosensible.
22. 22. Procedimiento, segun la reivindicacion 21, en el que al menos un punto de la pluralidad comprende un pigmento nanoporoso adicional, diferente del primer y segundo pigmentos nanoporosos;

    en el que cada punto de la pluralidad comprende, independientemente, un pigmento nanoporoso adicional, diferente del primer y segundo pigmentos nanoporosos; en el que cada pigmento nanoporoso adicional de la pluralidad es diferente.
23. 23. Procedimiento para detectar un analito en una muestra, que comprende:

    obtener una primera imagen de la matriz de sensores colorimetricos, segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en ausencia del analito,

    obtener una segunda imagen de la matriz de sensores colorimetricos en presencia de la muestra, y analizar una diferencia entre la primera imagen y la segunda imagen.
24. 24. Procedimiento, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la muestra comprende un gas, un lfquido, tal como agua, o una sustancia que emite vapor.
25. 25. Procedimiento, segun la reivindicacion 24, en el que el lfquido comprende un disolvente y un analito, y en el que la obtencion de la primera imagen se lleva a cabo cuando la matriz de sensores colorimetricos esta en contacto con el disolvente.
26. 26. Procedimiento, segun cualquiera de las reivindicaciones 23-25, en el que la obtencion de la segunda imagen se lleva a cabo despues de que se hayan equilibrado la muestra y la matriz de sensores colorimetricos.