Electronica

BIOSENSORES ÓPTICOS
Ana González Segura ¿Qué entendemos por biosensor? Un biosensor, como su nombre indica, es simplemente un dispositivo electrónico que se encarga de detectar sustancias biológicas en una determinada muestra, o, de forma algo más rigurosa, podría definirse como «una herramienta o sistema analítico compuesto por un material biológico inmovilizado (tal como una enzima,anticuerpo, célula entera, orgánulo o combinaciones de los mismos), en íntimo contacto con un sistema transductor adecuado que convierta la señal bioquímica en una señal eléctrica cuantificable» (fig. 1).

Fig. 1. Esquema de Biosensor.

Quizá, el biosensor más conocido y difundido comercialmente sea el utilizado por los diabéticos para medir la concentración de glucosa en sangre. Su funcionamiento sebasa en el anclaje sobre un electrodo de una enzima seca (en estado hidrofilizado) que, al entrar en contacto con la sangre, se regenera, originándose así una reacción química que lleva asociado un movimiento de electrones. El electrodo es capaz de registrar dicho cambio y traducirlo en la información que aparecerá en la pantalla del medidor de forma casi inmediata. Sin embargo, la cantidad y tiposde biosensores que actualmente están en uso o en periodo de investigación es mucho más amplia, ya que dentro de los mismos podemos incluir desde sensores de hidrógeno hasta sensores de ADN, pasando por dispositivos detectores de colesterol en sangre o de virus tales como el SIDA. Todos ellos poseen una característica común: para poder detectar una determinada sustancia, a la que denominaremos«analito» (por ejemplo, un antígeno), es necesario anclar a nuestro sensor otra que actúe como receptora (su correspondiente anticuerpo). Otras aplicaciones de este tipo de tecnología son las usadas en alimentación para el análisis de alimentos susceptibles de contener sustancias nocivas tales como la bacteria de la salmonella, por ejemplo. También hay muchos grupos de investigación trabajando en lacreación de biosensores para la detección rápida de agentes contaminantes en caso de guerra química y bacteriológica. En realidad, el uso de biosensores puede extenderse a una infinidad de campos, ya que, como veremos, si se tiene el receptor biológico adecuado, esta tecnología es susceptible de detectar prácticamente cualquier sustancia. 20
Isagogé, 1 (2004)

Biosensores ópticos Algunas de laspropiedades que posee la luz, ya sea la de ser guiada a través de ciertas estructuras o la de sufrir fenómenos de resonancia, pueden ser aprovechadas para implementar un biosensor, que en este caso recibe el nombre de biosensor óptico. Su funcionamiento es esencialmente el mismo que el sensor de glucosa, sólo que ahora es la luz la que se encarga de proporcionarnos la información. Los pasos aseguir para desarrollar uno de estos dispositivos de forma completa serían, primero, decidir que efecto óptico queremos que esté involucrado en el funcionamiento del sensor; segundo, conocer cómo inmovilizar el receptor biológico en la superficie del sensor y cómo hacer que éste sobreviva y, por último, proponer un sistema de adquisición y tratamiento de datos (hardware y software) apropiado. Veamoscon más detalle los dos primeros. Los efectos ópticos que actualmente se proponen para el desarrollo de un biosensor son tres: la fluorescencia, las configuraciones de campo evanescente y la absorción. La fluorescencia consiste en la emisión de luz por parte de los átomos cuando, tras un proceso previo de excitación, éstos vuelven al estado fundamental. En nuestro caso, cada analito genera unosparámetros característicos de excitación-emisión, con lo que es posible determinarlo unívocamente. El segundo efecto tiene que ver con sensores que utilizan guías de onda. En una guía de ondas, la luz se transmite en condiciones de reflexión total interna. Sin embargo, el campo electromagnético no queda estrictamente confinado en el interior de la misma, sino que parte de él escapa al exterior...