Biosensores-microbianos 1a4v4j

qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfgh jklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbn Universidad Técnica de Ambato mqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos Ingeniería Bioquímica uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdf Ingeniería de Bioproceso ghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcv bnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwe Presente y futuro de los biosensores microbianos rtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopas electroquímicos dfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzx Integrantes: Acosta Michael Bustillos Diana cvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq Mera Anabel wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuio Moya Jenny Palacios Diego pasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghj Fecha: 04/07/2016 klzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbn mqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiop asdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjkl zxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnm

Biosensores microbianos Son dispositivos analíticos que surgen de la combinación de un microorganismo (m.o.) en o íntimo con un transductor físico adecuado, en el que se genera una señal medible proporcional a la concentración de analito/s. Se pueden clasificar en dos tipos: - Biosensores de medición de respiración: Se basan en la inmovilización de microorganismos aeróbicos sobre un electrodo de O2. Se induce a que el m.o. metabolice O2 y no sustrato, por lo que, la determinación de esta especie se la realiza por medio de la disminución de la presión parcial del gas (O2). - Biosensores de medición de metabolismo: Son capaces de detectar el metabolito producido por una reacción catalizada por el m.o. inmovilizado. inmovilizado. Utilizando distintos tipos de sensores de gases o de iones, pueden monitorizarse los analitos de interés. Ventajas de los biosensores microbianos: -

Se emplean microorganismos como elemento de reconocimiento: Los microorganismos están presentes en todas partes y son capaces de metabolizar una variedad de compuestos químicos. Se emplean microorganismos como fuente de enzimas intracelulares. Los microorganismos extremófilos hacen posible la fabricación de biosensores menos susceptibles de inhibirse por solutos y más tolerantes a ambientes de pH subóptimo. Las células microbianas son fácilmente manipulables y tienen mejor viabilidad y estabilidad en ambientes in vitro.

Técnicas de inmovilización La inmovilización de los microorganismos en los transductores tiene un papel esencial en la fabricación de los biosensores microbianos y condiciona su funcionamiento y estabilidad. La selección de la técnica y/o el soporte de inmovilización dependen de la naturaleza del biomaterial (células viables o no viables) y del sustrato y la configuración del transductor empleado. Inmovilización covalente: para enzimas y anticuerpos. Las células estarían expuestas a potentes grupos reactivos y a otras condiciones de reacción severas que comprometen su viabilidad. Entrecruzamiento con agente bifuncionales: utiliza reactivos como el glutaraldehído, se han empleado con éxito para la inmovilización de células en varios soportes (gelatina, albúmina, clara de huevo). Los reactivos químicos de entrecruzamiento utilizados frecuentemente, también afectan a la viabilidad celular. Atrapamiento y adsorción: para células viables. Un enfoque común consiste en retener las células en las proximidades de la superficie del transductor mediante membranas como las de diálisis. En el caso de los biosensores microbianos electroquímicos, es muy interesante la inmovilización de los microorganismos en polímeros conductores electrónicos. Figura 1. Micrografías electrónicas de barrido de Brevibacterium ammoniagenes atrapadas en un polímero de sulfonato de poli(estireno)-polianilina (PSS–PANI). Se utiliza un electrodo de platino sumergido en una disolución de anilina en presencia del polímero y del material biológico, y se procede a su electrodeposición aplicando un potencial constante de +1,2 V vs SCE. En dicha figura se aprecian las células adsorbidas sobre la superficie del electrodo de platino a), los primeros gránulos de polímero b) y su crecimiento alrededor de las células (c y d), y sobre ellas (e y f).

Biosensores microbianos electroquímicos

Estos sensores son amperométricos, se basan en utilizar un potencial fijo entre un electrodo (con microorganismos) y otro de referencia. Se produce la reducción u oxidación de un producto metabólico electroactivo generándose una variación de corriente que se relaciona con la concentración de compuestos de interés. Una ventaja de estos biosensores es que utilizan microorganismos como microrreactores, eliminando la necesidad de aislar enzimas individuales. Otra d sus características es la amplia sensibilidad. Un problema que se ha presentado es la poca eficiencia del proceso de transferencia electrónica del sistema biocataítico microbiano al electrodo. Ante esto ha surgido una estrategia para identificar analitos generados por los microorganismos, basada en combinar los microorganismos con mediadores redox que facilitan las reacciones de transferencia electrónica entre el compuesto en estudio y la superficie del electrodo. Los microorganismos más utilizados son Gluconobacter oxydans, Pseudomonas putida y Pseudomonas fluorescens en combinación con polímeros de osmio, para la detección de glucosa y fenol. Nuevos desarrollos impulsan el empleo de electrodos de pasta de carbono con nanotubos de carbono (CNTs). En este grupo se incluyen los biosensores conductimétricos (relaciona concentración de analito y cambios de conductividad asociadas a la producción y consumo de especies iónicas durante la actividad metabólica) Figura 1. a) esquema de oxidación del sustrato S catalizasa por la enzima DH (deshidrogenasa) en la membrana d un microorganismo. Mox y Mred son las formas redox del mediador. b) Funcionamiento de un biosensor microbiano para la detección de glucosa. Fuente: Campuzano, S. (2011). Presente y futuro de los biosensores microbianos electroquímicos.

También se han desarrollado biosensores microbianos potenciométricos (miden concentración de especies de estudio con la diferencia de potencial).

Detección de nitrobenceno, nitrotoluenos y nitrofenoles

Biosensores microbianos (BM)

Geneticamente modificados con actividad organofosforo-hidrolasa Detectan tóxicos organofosforados

BM electroquímicos

Detección del p-nitrofenol Se relaciona con la concentración de fenol BM de organofosfatos p-nitrofenil sustituidos

En determinación de fenol y derivados

Degradación de fenol (como fuente de carbono)

Microchips

BM micro-fluidico (toxicidad del agua)

Determinaciòn de metales pesados

Por actividad metabólica de bacterias

Análisis aguas residuales

Aplicaciones. Análisis Ambiental

Análisis ambiental

Biosensor amperométrico basaso en S. cerevisiae para determinacion de Cu

Demanda biológica de oxígeno (DBO) Desarrollo de biosensores microbianos para evitar el largo tiempo de método DBO5 y estimar de forma precisa y rápida del índice de polución en aguas industriales y naturales. Un sistema basado en la eucariota Saccharomyces cerevisiae y un doble medidor de ferricianuro y menadiona. El ferricianuro transporta electrones desde el centro redox de enzimas bacterianas reducidas a la superficie del electrodo en presencia de compuestos orgánicos. La menadiona es un medidor lipofilico que puede penetrar en la membrana externa de la célula, forma un radical que transfiere el electrón al ferricianuro. El ferricianuro formado alcanza el electrodo y se reoxida, generando la respuesta electroquímica. Un sensor en la escala de µL con volumen de 560µL y dos electrodos de carbono. Respuesta electroquímica se genera por cronoamperometría, aplicando potencial de 900mV al electrodo de trabajo durante 3s y tomando la respuesta final del cronoamperograma como señal analítica. Este biosensor permite determinar DBO en intervalo de 6,6 a 220mg O2/L en 15 minutos, aplicable para aguas dulces y marinas.

a) Esquema y b) sección transversal del biosensor microbiano utilizado para la determinación de DBO. PET, polietilentereftalato.

Biosensores para análisis de alimentos.

BIBLIOGRAFÍA Campuzano, S. (2011). Presente y futuro de los biosensores microbianos electroquímicos. An. Quím. 2011, 107(4), 350–357 Recuperado de https://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q&esrc=s&source=web&cd=6&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKE wiPt8eJsNbNAhWF9R4KHYf2BOEQFgg2MAU&url=https%3A%2F%2Fdialnet.unirioja.es%2Fdescarga%2Fartic ulo%2F3794107.pdf&usg=AFQjCNHxolili8lLbyqKeevKxfsrSvfgww&bvm=bv.126130881%2Cd.dmo