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Biosensores

La tecnología de biosensores ha permitido el desarrollo de dispositivos aplicados al área de la biomedicina, la seguridad alimentaria y muchos otros campos…

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Los biosensores capaces de detectar y cuantificar células cancerígenas en sólo un par de minutos…

Los biosensores capaces de detectar y cuantificar células cancerígenas en sólo un par de minutos…

El término biosensor comenzó a utilizarse a partir de 1977 cuando se desarrolló el primer dispositivo utilizando microorganismos vivos inmovilizados en la superficie de un electrodo sensible a amonio.

Un biosensor es un dispositivo analítico que transforma procesos biológicos en señales eléctricas u ópticas, permitiendo así la medición de parámetros biológicos o químicos. Están constituidos por un receptor biológico, que detecta específicamente una sustancia mediante interacciones biomoleculares, y un transductor, que interpreta la reacción de reconocimiento biológico que produce el receptor traduciéndola en una señal cuantificable.

Como elementos biológicos receptores se pueden emplear enzimas, anticuerpos, receptores proteícos, secuencias de oligonucleótidos, fragmentos subcelulares como mitocondrias, secciones de tejidos animales y vegetales, células completas, etc. y como transductor dispositivos ópticos, electroquímicos, y mecano-acústicos, etc.

Características

Una de las principales características de estos biosensores es su sensibilidad y selectividad, consecuencia de que el receptor y el transductor estén integrados. Además pueden realizar el análisis de la sustancia a determinar en tiempo real y de una forma directa (sin necesidad de marcador), a diferencia de cualquier análisis biológico o clínico que requiere siempre un marcador (ya sea colorimétrico, fluorescente o radioactivo). Estas características permiten a los biosensores evaluar la variación con el tiempo de los procesos, interpretando los mecanismos fundamentales de dichos procesos a tiempo real.

Muchos biosensores ofrecen también las ventajas de su pequeño tamaño y gran portabilidad, lo que permite cantidades de muestra para hacer el análisis relativamente baja (de micro a nanolitros), lo que es muy importante si se trata de análisis de sangre o de ADN, o si la muestra es cara o difícil de conseguir. A todo esto hay que unir que son baratos de producir, tienen un tiempo de vida larga y cuentan con una gran versatilidad que permite el diseño de dispositivos a la carta.

Algunos biosensores emiten fluorescencia al detectar el parámetro biológico o químico buscado…

Algunos biosensores emiten fluorescencia al detectar el parámetro biológico o químico buscado…

Dependiendo del receptor empleado, los biosensores se pueden clasificar en:

  • electroquímicos, que determinan corrientes eléctricas asociadas con los electrones involucrados en procesos redox, usan electrodos selectivos para ciertos iones o determinan cambios en la conductancia asociados con cambios en el ambiente iónico de las soluciones;
  • termométricos, que utilizan dispositivos termistores capaces de registrar las pequeñas diferencias de temperatura producidas por las reacciones bioquímicas;
  • piezoeléctricos, donde la variación de la frecuencia de resonancia de un cristal piezoeléctrico se comporta linealmente con la densidad de masa superficial depositada sobre él.
  • ópticos, donde el componente biológico inmovilizado es una enzima ligada a un cromóforo que al absorber energía se excita para así emitir diversos colores;
  • celulares, que poseen células enteras inmovilizadas responden a un amplio espectro de sustratos.

Aplicaciones de los Biosensores

Unos de los biosensores más empleado es el que mide la glucosa en la sangre. De hecho, el primer biosensor fue un analizador de glucosa desarrollado por Clark y Lyons en 1962 y comercializado a partir. Utiliza una enzima (receptor) que procesa moléculas de glucosa, liberando un electrón por cada molécula procesada. Dicho electrón es recogido en un electrodo (transductor) y el flujo de electrones es utilizado como una medida de la concentración de glucosa.

Una de las aplicaciones de los biosensores es la detección de contaminantes en el ambiente…

Una de las aplicaciones de los biosensores es la detección de contaminantes en el ambiente…

El objetivo es implantarlo en un pequeño chip viviente que sea capaz de monitorear a los pacientes en tiempo real por medio de una conexión inalámbrica. Estos objetos ajenos a nuestro organismo están conformados de un amalgama de células vivas y componentes electrónicos.

Los biosensores se utilizan para la detección e identificación de microorganismos patógenos y toxinas que contaminan el ambiente o la comida, así como de agentes químicos y biológicos potencialmente contaminantes. Con ello se reducirá el riego sanitario y los costes médicos asociados de las enfermedades transmitidas por los alimentos.

Los biosensores también se utilizan para determinar las características organolépticas de los alimentos. En el caso de frutas se puede analizar el contenido de algunos ácidos orgánicos y azúcares que son indicadores de la madurez de las mismas. En los vinos, existen compuestos que dan lugar a la aparición de sabores y aromas desagradables como es el caso del 2,4,6-tricloroanisol, que es un compuesto de origen microbiano relacionado con los corchos que tapan las botellas.

Otra aplicación sorprendente son las lentillas biónicas, biosensores integrados en lentillas que permiten que éstas hagan un rápido diagnostico de nuestra salud a través de la retina o mediante un dispositivo HUD (visualizador transparente que muestra los datos sin que el usuario desvíe la vista) que sustituyan el entorno que vemos por una realidad aumentada…

Referencias:
http://www.biosensores.com
http://es.scribd.com/doc/50785531/6/Tipos-de-biosensores
http://www.imm.cnm.csic.es/RedBiosensores/tecnologia-de-biosensores.html

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