Nanobiosensores basados en la modificación química de sondas de AFM: una herramienta útil para la detección de metsulfurón metil

Articulo
Nanobiosensores basados en la modificación química de sondas de AFM: una
herramienta útil para la detección de metsulfurón metil
Introducción
El uso de pesticidas y fertilizantes ha incrementado considerablemente en los recientes años debido
a la elevada demanda de comida global. Como resultado, también ha sido incrementada la exposición
de estos componentes altamente tóxicos alecosistema. Este aumento a la exposición justifica los
muchos estudios que se han llevado para evaluar los efectos citotóxicos y genotóxicos de estas
sustancias. Ha sido reportado que la exposición a herbicidas, como el paraquat y la atrazina, pueden
causar un daño extensivo al ADN. Debido a sus características fisicoquímicas, como la naturaleza
lipofilica y una alta velocidad de absorción de lamateria orgánica, combinado con un alto tiempo de
retención en la naturaleza, los pesticidas son considerados peligrosos para los organismos de todos
los niveles tróficos. Estudios han demostrado que la exposición de los animales a los herbicidas causa
cambios en su desarrollo y en sus sistemas inmunes y reproductivos. La exposición humana a estos
componentes puede causar dolores de cabeza,trastornos endocrinos e inclusive cáncer.
Los métodos tradicionales empleados para la detección agroquímica usualmente involucran técnicas
de cromatografía con ultravioleta (UV) o detección de espectrometría de masas. Sin embargo, muchos
pesticidas usados actualmente no son sensibles a la detección por técnicas de cromatografía, por lo
menos no a concentraciones suficientemente bajas como paraestar dentro de los límites de seguridad
para la flora, fauna y de la salud humana. Así, nuevos métodos para la preparación y análisis de la
muestra, especialmente para los residuos de pesticidas en muestras del ambiente, han sido
desarrolladas recientemente, incluyendo el uso de sensores y biosensores.
Estudios han resaltado el uso de puntas y micromensulas modificados químicamente para eldesarrollo de nanosensores y nanobiosensores, que amplían las aplicaciones de fuerza atómica
microscopía (AFM), haciendo al AFM una técnica prometedora para la detección de diferentes
analitos, microorganismos y proteínas. El uso de ménsulas funcionalizadas en las imágenes de AFM
(microscopia de fuerza química-CFM) ha hecho posible detectar interacciones intermoleculares
específicas, y así,grupos funcionales de un sustrato a escala micro y nano pueden ser mapeados.
Adicionalmente, CFM puede cuantificar las fuerzas de una variedad de interacciones, incluyendo
interacciones no covalentes químicas y biológicas, en función de la distancia punta-muestra. El uso
de nanosensores en AFM para cuantificar las fuerzas entre la punta y la muestra, las cuales pueden
proveer informaciónadicional en forma de imágenes topográficas, es conocido que la espectroscopia
de fuerza atómica (AFS). La combinación de sensor/biosensor con el AFS permite el desarrollo de
dispositivos altamente sensibles y selectivos.
Cuando el AFS es usado para el análisis agroquímico, un método alternativo para conferir selectividad
a un sensor está basado en la mecánica de acción que usualmente envuelve launión específica a una
biomolecula. Se usaron enzimas para funcionalizar las ménsulas y la punta del AFM, permitiendo la
detección de pesticidas, especialmente de los inhibidores de enzimas.
Se trabajó con la acetolactato sintasa (ALS), también conocido como acetohidroxiácido sintasa, la
cual es la primera enzima común en el camino biosintetico de aminoácidos de cadena ramificada.
ALS esencontrado en bacterias, levaduras y plantas altas. Es el sitio principal de acción de por lo
menos
tres
clases
distintas
de
herbicidas:
sulfonilureas,
imidazolinonas
y
triazolopirimidinas.

Usando técnicas de modelado molecular, se diseñó un nanobiosensor basado en micromensulas
funcionalizadas con acetil coenzima A carboxilasa (ACCase) para detectar los herbicidas diclofop y
atrazina....