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BIOSENSORES Y SUS APLICACIONES AMBIENTALES
Antiguamente :biosensor cualquier sonda analizadora que introducida en un medio biológico da una señal cuantificable. Esto incluye a los electrodos ion selectivo y de pH.
Actualmente : biosensor Biosensor : dispositivo al que se le incorpora una sustancia biológica (una enzima, un anticuerpo, una proteína, ADN, etc.) para medir de manera selectiva determinadas sustancias en cierto medio.
Por ejemplo, plomo o bacterias en el agua, toxinas en los alimentos.
El dispositivo traduce cambio químico producido en presencia del compuesto de origen biológico en una señal eléctrica procesable.
Todo esto en unos pocos minutos.
INTRODUCCIÓN
Funcionamiento del electrodo enzimático.Funcionamiento del electrodo enzimático.
1. Biosensores Conductimétricos
SISTEMAS DE BIOSENSORES
Mide conductividad a través de cada par de electrodos por turno, con una frecuencia fija.
En presencia de sustrato enzimático se pueden registrar cambios locales de conductividad en la vecindad de la membrana conteniendo la enzima, la que depende de la concentración del sustrato.
Al Medir diferencia de respuesta entre ambos pares de electrodos se puede compensar la conductividad propia de la muestra biológica, usando el electrodo blanco como referencia.
2. Biosensores RedoxFacilitan transferencia de electrones generados por una óxido-reductasa (o un sistema enzimático) a la superficie del electrodo
DIVERSIFICACIÓN DE BIOSENSORES
1. Transistores de Efecto de Campo FET´SSon dispositivos electrónicos convencionales llamados transistores de efecto de campo
(FET’s), ISFETs (dispositivos ion-selectivos) o CHEMFET (sensores químicos que miden la energía de reacción con moléculas simples).
2. Termosistor Utiliza un dispositivo termosistor capaz de registrar las pequeñas diferencias de temperatura producidas por las reacciones bioquímicas. A menudo se obtiene una respuesta lineal la temperatura, en el rango de 0.01 a 0.001ºC.
3.Optoelectrónicos
Tiene un componente biológico inmovilizado, una enzima ligada a un cromóforo que a su vez está ligado a una membrana.
Un cambio de pH generado por la reacción enzimática cambia el color del complejo cromóforo / membrana.
TIPOS DE BIOSENSORES
Desarrollo de dispositivos biosensores de acuerdo a escala
1. Biosensor MacroSe provoca modificaciones químicas en la superficie del oro que den lugar a un enlace covalente entre los átomos de su superficie y una parte específica de la proteína.
2. Biosensor MicroEste biosensor funciona con mecanismo similar al macro, pero sustituye el oro por una oblea de silicio, sobre la que se diseñan los microcircuitos ópticos. Cada diseño es específico para cada contaminante. 3. Biosensor NanométricoEs muy sensible para muestras muy pequeñas, a diferencia de las técnicas empleadas en la actualidad para el análisis genético. "Es el más sofisticado y sensible de los tres modelos que se fabrican“.
APLICACIONES
En muchísimos campos, basta tener el receptor biológico adecuado.
Esta tecnología se puede usar pea medir prácticamente cualquier sustancia.
1. Salud
Glucosa.
Colesterol.
Triglicéridos.
Cáncer y VIH (Estudio)
2. Alimentación
APLICACIONES
Cuidado de animales: Control de la fertilidad y de enfermedades infecciosas.
Industrias lácticas: Leche (proteínas, grasa, anticuerpos, hormonas, vitaminas).
Frutas y verduras: Diagnosis viral y de hongos.
Alimentos: Contaminación y toxinas, análisis de alimentos susceptibles de contener sustancias y organismos nocivos ( Salmonella).
Fermentaciones: Mejora la producción y control de calidad.
Los biosensores para la determinación de glucosa en mostos y vinos. Los sensores se basan en la monitorización de las reacciones enzimáticas implicadas (glucosa oxidasa y peroxidasa) mediante la reacción electroquímica del mediador sobre un electrodo mantenido a un potencial constante apropiado.
VENTAJAS
3. Industrial
Compatible tanto para análisis en línea como con muestreo discretizado.
No interfiere con flujo del proceso.
Una vida útil potencial de días, a veces semanas, lo que permite dedicar al personal técnico a otras tareas.
Facilita el muestreo rápido y el rechazo de materias primas por debajo del estándar durante la misma entrega.
Proporciona un método de monitorización de bajo coste para materias primas y productos almacenados.
APLICACIONES
4. Ambiente
Control de aguas, para combatir el creciente número de contaminantes encontrados en las aguas superficiales y, por tanto, en las aguas de bebida.
Biosensores amperométricos, para la detección de especies químicas de interés medioambiental, toxicológico y clínico; se basa en la monitorización de las corrientes faradaicas resultantes de los intercambios electrónicos que se producen entre un sistema de reconocimiento biológico (enzimas en este caso) y un electrodo mantenido a un potencial constante apropiado.
Detectar rápidamente el residuo problema en una muestra, interpretando su concentración a través de la señal eléctrica que genera un sistema de reconocimiento biológico con un transductor acoplado.
La utilización de un sistema biológico de reconocimiento (enzimas, anticuerpos o microorganismos) asegura una gran sensibilidad en la detección del analito, y una cuantificación rápida de su concentración.
APLICACIONES
Biosensores para el control de procesos biológicos de tratamiento de aguas residuales
Biosensor específicamente orientado a la estimación de los parámetros de actividad biológica en modernas estaciones depuradoras de aguas residuales con eliminación de nitrógeno.
Se extrae muestras de diferentes puntos de la planta, entran a un pequeño reactor de mezcla y estimacion, utilizando algoritmos matemáticos de identificación, de parámetros fundamentales de actividad biológica del proceso.
Todo el equipo está operado por un autómata, gobernado a su vez por un computador industrial que supervisa la operación, procesa los datos de los sensores de amonio y nitratos y realiza la estimación de los parámetros.
Los resultados obtenidos permiten conocer de una manera diferenciada - las velocidades de nitrificación y desnitrificación - concentración de microorganismos autótrofos y heterótrofos, - carga entrante a la planta, - requerimientos de oxígeno, - toxicidad, - calidad del efluente, etc.
APLICACIONES
APLICACIONES
En muchos lugares del mundo, y principalmente en Asia, el agua disponible para consumo humano está contaminada con arsénico. Este elemento, junto con fluoruros, declarado por OMS, como contaminante inorgánico más importante presente en el agua de consumo.
APLICACIONES
Existen diferentes tipos de moléculas que se pueden detectar visualmente, porque producen color al ponerse en contacto con un sustrato específico, o porque emiten fluorescencia.
5.Bélicas
También hay muchos grupos de investigación trabajando en la creación de biosensores para la detección rápida de agentes contaminantes en caso de guerra química y bacteriológica.
CONCLUSIONES
Un biosensor es una instrumentación que incorpora como dispositivo sensible sustancias biológicas a través de la cual se pueden medir en forma selectiva parámetros fisicoquímicos, químicos y biológicos.
En la actualidad se cuentan en el mercado con un variedad de tipos de Biosensores, destacando entre ellos: Macro, micro y nanométrico. Siendo útiles por ejemplo en el campo de aplicación ambiental.
Los Biosensores como instrumentación de análisis se constituyen en herramientas de gestión automatizado, rápida, directa y relativamente barata.
El potencial de aplicación mediante el uso de los biosensores se vislumbra bajo un espectro muy amplio desde lo doméstico (Caseros), hasta lo inimaginable, toda vez, que se viene observando un avance acelerado en lo científico y tecnológico.
SE AGRADECE
POR SU ATENCIÓN
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