sábado, 20 de noviembre de 2010

BIOSENSORES

Utilización de los Biosensores para el control medioambiental. ¿Qué ventajas aportan y cuáles son sus aplicaciones?

La importancia de la calidad medioambiental es un hecho incuestionable en la actualidad, y por ello es necesaria una rápida medición de la posible contaminación para mantener un control del medio ambiente. Aquí es donde juegan un importante papel los biosensores. En el ámbito medioambiental, algunas de las principales sustancias contaminantes que son posibles detectar in situ por estos sistemas son metales pesados, bifenilos policlorados, organofosforados, fenoles, hidrocarburos aromáticos policíclicos y plaguicidas [1].

En los últimos 10 años los biosensores han sido integrados a los programas de control de contaminantes, implementándolos en sistemas de seguridad ambiental en dos formas:

1. Métodos de seguimiento capaces de predecir el posible peligro de efectos biológicos, como toxicidad, pudiendo medir una gran cantidad de contaminantes en cortos períodos de tiempo.

2. Métodos de cribado (screening) que sirven para detectar la presencia de algún compuesto contaminante.

Entre sus principales aplicaciones se encuentra la detección de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), parámetro de gran importancia en el campo del tratamiento de aguas residuales. Con la tecnología convencional, esta prueba requiere alrededor de cinco días, mientras que con el uso de biosensores los resultados se obtienen en 20 minutos. Así mismo se pueden usar biosensores ambientales conectados a sistemas de alarma, que alerten, de manera inmediata, el exceso de contaminantes emitidos por una determinada fábrica, permitiendo la toma rápida de decisiones correctivas. También permiten detectar, en suelos y aguas, la presencia de contaminantes orgánicos, compuestos orgánicos persistentes (plaguicidas, bifenilos policlorados, hidrocarburos policíclicos aromáticos, entre otros), metales pesados, compuestos genotóxicos y disruptores endocrinos.

Existen diferentes tipos de biosensores, siendo los que emplean células completas una opción interesante, ya que, a diferencia de los que utilizan enzimas, permiten la detección de un gran número de compuestos químicos en un intervalo de pH y temperatura mayor. En estos casos, el elemento biológico son bacterias, microalgas o ciliados.

Los biosensores y la defensa

Un biosensor es un dispositivo que combina una biomolécula o elemento biológico (capaz de detectar de forma selectiva y precisa un determinado compuesto) con un transductor que convierte la señal biológica en una señal eléctrica cuantificable, es decir, un número. El material biológico puede ser una enzima, un receptor, un anticuerpo, una célula entera.

Los biosensores presentan una serie de ventajas frente a otras técnicas de análisis: son precisos, selectivos, pequeños, económicos y fáciles de manejar. [2] Por ejemplo, en medicina, las personas diabéticas los usan ellas mismas para controlarse la glucosa en sangre.

Estas propiedades han hecho que los biosensores se utilicen en muchos
campos (medicina, área que más se ha beneficiado de los biosensores hasta ahora, agricultura, medioambiente, veterinaria), y uno de ellos es en Defensa, siendo cada vez mayor el número de aplicaciones. Así, la reciente tendencia hacia la producción de arsenales biológicos sofisticados, ha hecho que cada vez sea mayor la investigación militar en este tipo de dispositivos.



EEUU es pionera en este campo, y la armada Naval americana (US NAVY, cuenta desde hace más de una década con un departamento que se dedica a investigar y desarrollar biosensores para detectar ántrax, viruela, ricina y otros agentes que pueden ser utilizados como armas biológicas.


Por ejemplo, una compañía ha desarrollado un biosensor enzimático para detectar gas nervioso, basado en la inhibición de la acetilcolinesterasa (una enzima del sistema nervioso). También se han desarrollado biosensores de gas capaces de detectar explosivos plásticos.

Otro ejemplo es el Analyte 2000, un biosensor basado en tecnología de fibra óptica, desarrollado para aplicaciones militares durante la Guerra del Golfo. Este biosensor permite la detección rápida de bacterias y su identificación en diversos medios. [6] En este caso, la señal bioquímica se basa en una interacción antígeno/anticuerpo (muy específica). Además de bacterias, este biosensor puede detectar proteínas, virus y esporas con una gran sensibilidad.

En España, la tecnología de biosensores también ha cobrado importancia en los últimos años. Los centros tecnológicos del Ministerio de Defensa suman una plantilla superior a 2.000 personas, civiles y militares, dedicados a diversas áreas de investigación y desarrollo, entre las que destacan la protección ante riesgos nucleares, biológicos y químicos. La función de dichos centros es dotar a las Fuerzas Armadas españolas de sistemas de armas y equipos con el nivel tecnológico adecuado.

Biosensores en Medicina:

Un biosensor es una herramienta o sistema analítico compuesto por un material biológico inmovilizado (enzima, anticuerpo, célula…), en contacto con un transductor adecuado (electroquímico, óptico, térmico, etc.), que convierte la respuesta bioquímica en una señal eléctrica cuantificable.

Las aplicaciones de estos dispositivos son múltiples: agricultura, alimentación o defensa. Sin embargo, el 92% de las aplicaciones se encuentran en el campo de la medicina.



Así, desde los años 60-70, se están desarrollando los BIOCHIPS, que son una adaptación de los biosensores en miniatura que permiten el análisis de múltiples genes simultáneamente y, por tanto, el diagnóstico, seguimiento y tratamiento de enfermedades tales como, la diabetes, el Alzhéimer o distintos tipos de cáncer.

El ejemplo más importante, y de mayor éxito hasta el momento, es el biosensor para medir la glucosa en sangre de pacientes diabéticos. Se trata de un dispositivo más pequeño que un teléfono móvil, cuyo medio de reconocimiento es la enzima glucosa oxidasa. Fue ideado en el año 1962 por los médicos estadounidenses Clark y Lyons, en vista de la incomodidad y sufrimiento que suponía para los diabéticos someterse a continuos análisis de sangre.

Este dispositivo trata de mimetizar la acción biológica al incorporar, dentro del mismo, las enzimas que degradan la glucosa junto con un electrodo encargado de “traducir” dicha degradación en un valor de concentración de azúcar en sangre. Desde el primer concepto de biosensor en el año 1962, el campo de investigación sobre biosensores ha ido creciendo de una forma imparable hasta convertirse en un área fundamental de trabajo. Además, al ayudar a miles de enfermos diabéticos a mantener una mejor calidad de vida, supuso la prueba más concluyente de la utilidad de la tecnología biosensora.

Otra prueba de la importancia de los biosensores en el campo de la investigación médica la podemos encontrar en la Universidad Autónoma de Barcelona. Un equipo de investigadores del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB), adscrito a esta universidad, desarrolló en el pasado año 2009, un biosensor que permite la detección del virus de inmunodeficiencia humana (VIH) en una hora. El sistema de detección se basa en una enzima modificada genéticamente y una pequeña red de microelectrodos. Esto posibilita realizar el análisis en tan corto lapso de tiempo y se prevé que pueda introducirse en el sistema sanitario a lo largo de este año. El presidente del CSIC, Rafael Rodrigo, explicó que el reducido tamaño y el bajo coste de este bionsensor lo harán muy útil en áreas geográficas apartadas y con recursos médicos insuficientes. Además, este dispositivo puede utilizarse para detectar otras infecciones víricas de interés veterinario y clínico, como la fiebre aftosa, la peste porcina y la hepatitis B y C.

Para finalizar, hay que indicar que la investigación en este terreno está en pleno apogeo y tiene una gran relevancia a nivel mundial.

NOMBRE:Alexander Sayago Maldonado C.I:16232455
EES seccion:1

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