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Nieves O, Ortiz de Zárate D, Aznar E, Caballos I, Garrido E, Martínez-Máñez R, Dortu F, Bernier D, Mengual-Chuliá B, López-Labrador FX, Sloth JJ, Loeschner K, Duedahl-Olesen L, Prado N, Hervello M, Menéndez A, Gransee R, Klotzbuecher T, Gonçalves MC, Zare F, Fuentes López A, Fernández Segovia I, Baviera JMB, Salcedo J, Recuero S, Simón S, Fernández Blanco A, Peransi S, Gómez-Gómez M, Griol A. Development of Photonic Multi-Sensing Systems Based on Molecular Gates Biorecognition and Plasmonic Sensors: The PHOTONGATE Project. Sensors (Basel) 2023; 23:8548. [PMID: 37896641 PMCID: PMC10611383 DOI: 10.3390/s23208548] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/19/2023] [Revised: 10/10/2023] [Accepted: 10/11/2023] [Indexed: 10/29/2023]
Abstract
This paper presents the concept of a novel adaptable sensing solution currently being developed under the EU Commission-founded PHOTONGATE project. This concept will allow for the quantification of multiple analytes of the same or different nature (chemicals, metals, bacteria, etc.) in a single test with levels of sensitivity and selectivity at/or over those offered by current solutions. PHOTONGATE relies on two core technologies: a biochemical technology (molecular gates), which will confer the specificity and, therefore, the capability to be adaptable to the analyte of interest, and which, combined with porous substrates, will increase the sensitivity, and a photonic technology based on localized surface plasmonic resonance (LSPR) structures that serve as transducers for light interaction. Both technologies are in the micron range, facilitating the integration of multiple sensors within a small area (mm2). The concept will be developed for its application in health diagnosis and food safety sectors. It is thought of as an easy-to-use modular concept, which will consist of the sensing module, mainly of a microfluidics cartridge that will house the photonic sensor, and a platform for fluidic handling, optical interrogation, and signal processing. The platform will include a new optical concept, which is fully European Union Made, avoiding optical fibers and expensive optical components.
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Affiliation(s)
- Oscar Nieves
- Nanophotonics Technology Center, Universitat Politècnica de València, Camí de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (O.N.); (D.O.d.Z.)
| | - David Ortiz de Zárate
- Nanophotonics Technology Center, Universitat Politècnica de València, Camí de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (O.N.); (D.O.d.Z.)
| | - Elena Aznar
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (E.A.); (I.C.); (E.G.); (R.M.-M.)
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe (IISLAFE) Avenida Fernando Abril Martorell 106, 46026 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Instituto de Salud Carlos III, 46022 Valencia, Spain
| | - Isabel Caballos
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (E.A.); (I.C.); (E.G.); (R.M.-M.)
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe (IISLAFE) Avenida Fernando Abril Martorell 106, 46026 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Instituto de Salud Carlos III, 46022 Valencia, Spain
| | - Eva Garrido
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (E.A.); (I.C.); (E.G.); (R.M.-M.)
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe (IISLAFE) Avenida Fernando Abril Martorell 106, 46026 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Instituto de Salud Carlos III, 46022 Valencia, Spain
| | - Ramón Martínez-Máñez
- Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Universitat Politècnica de València, Universitat de València, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (E.A.); (I.C.); (E.G.); (R.M.-M.)
- Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Instituto de Investigación Sanitaria La Fe (IISLAFE) Avenida Fernando Abril Martorell 106, 46026 Valencia, Spain
- CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), Instituto de Salud Carlos III, 46022 Valencia, Spain
| | - Fabian Dortu
- Multitel, Parc Initialis 2, Rue Pierre et Marie Curie, 7000 Mons, Belgium; (F.D.); (D.B.)
| | - Damien Bernier
- Multitel, Parc Initialis 2, Rue Pierre et Marie Curie, 7000 Mons, Belgium; (F.D.); (D.B.)
| | - Beatriz Mengual-Chuliá
- Virology Laboratory, Genomics and Health Area, Fundación para el Fomento de la Investigación Sanitaria y Biomédica de la Comunitat Valenciana, FISABIO-Public Health, Generalitat Valenciana, 46020 Valencia, Spain; (B.M.-C.); (F.X.L.-L.)
| | - F. Xavier López-Labrador
- Virology Laboratory, Genomics and Health Area, Fundación para el Fomento de la Investigación Sanitaria y Biomédica de la Comunitat Valenciana, FISABIO-Public Health, Generalitat Valenciana, 46020 Valencia, Spain; (B.M.-C.); (F.X.L.-L.)
- CIBER de Epidemiología y Salud Pública (CIBERESP), Instituto de Salud Carlos III, 28029 Madrid, Spain
- Departament de Microbiologia i Ecologia, Facultat de Medicina, Universitat de València, 46010 Valencia, Spain
| | - Jens J. Sloth
- National Food Institute, Technical University of Denmark, Kemitorvet B201, DK-2800 KGS. Lyngby, Denmark; (J.J.S.); (K.L.); (L.D.-O.)
| | - Katrin Loeschner
- National Food Institute, Technical University of Denmark, Kemitorvet B201, DK-2800 KGS. Lyngby, Denmark; (J.J.S.); (K.L.); (L.D.-O.)
| | - Lene Duedahl-Olesen
- National Food Institute, Technical University of Denmark, Kemitorvet B201, DK-2800 KGS. Lyngby, Denmark; (J.J.S.); (K.L.); (L.D.-O.)
| | - Natalia Prado
- Asociación de Investigación de Industrias Cárnicas del Principado de Asturias (ASINCAR), Polígono La Barreda, Calle Solelleros 5, 33180 Noreña, Spain; (N.P.); (M.H.); (A.M.)
| | - Martín Hervello
- Asociación de Investigación de Industrias Cárnicas del Principado de Asturias (ASINCAR), Polígono La Barreda, Calle Solelleros 5, 33180 Noreña, Spain; (N.P.); (M.H.); (A.M.)
| | - Armando Menéndez
- Asociación de Investigación de Industrias Cárnicas del Principado de Asturias (ASINCAR), Polígono La Barreda, Calle Solelleros 5, 33180 Noreña, Spain; (N.P.); (M.H.); (A.M.)
| | - Rainer Gransee
- Fraunhofer IMM, Carl-Zeiss-Str. 18-20, 55129 Mainz, Germany; (R.G.); (T.K.)
| | | | - M. Clara Gonçalves
- Instituto Superior Técnico, CQE, Avenida Rovisco País 1, 1049 001 Lisboa, Portugal; (M.C.G.); (F.Z.)
| | - Fahimeh Zare
- Instituto Superior Técnico, CQE, Avenida Rovisco País 1, 1049 001 Lisboa, Portugal; (M.C.G.); (F.Z.)
| | - Ana Fuentes López
- Departamento de Tecnología de Alimentos, Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural, Universitat Politècnica de València, 46022 Valencia, Spain; (A.F.L.); (J.M.B.B.)
| | - Isabel Fernández Segovia
- Departamento de Tecnología de Alimentos, Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural, Universitat Politècnica de València, 46022 Valencia, Spain; (A.F.L.); (J.M.B.B.)
| | - Jose M. Barat Baviera
- Departamento de Tecnología de Alimentos, Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural, Universitat Politècnica de València, 46022 Valencia, Spain; (A.F.L.); (J.M.B.B.)
| | - Jaime Salcedo
- Lumensia Sensors S.L., Camí de Vera s/n, 46020 Valencia, Spain; (J.S.); (S.R.); (A.F.B.)
| | - Sara Recuero
- Lumensia Sensors S.L., Camí de Vera s/n, 46020 Valencia, Spain; (J.S.); (S.R.); (A.F.B.)
| | - Santiago Simón
- Lumensia Sensors S.L., Camí de Vera s/n, 46020 Valencia, Spain; (J.S.); (S.R.); (A.F.B.)
| | - Ana Fernández Blanco
- Lumensia Sensors S.L., Camí de Vera s/n, 46020 Valencia, Spain; (J.S.); (S.R.); (A.F.B.)
| | - Sergio Peransi
- Lumensia Sensors S.L., Camí de Vera s/n, 46020 Valencia, Spain; (J.S.); (S.R.); (A.F.B.)
| | - Maribel Gómez-Gómez
- Nanophotonics Technology Center, Universitat Politècnica de València, Camí de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (O.N.); (D.O.d.Z.)
| | - Amadeu Griol
- Nanophotonics Technology Center, Universitat Politècnica de València, Camí de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain; (O.N.); (D.O.d.Z.)
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