Biologia biosensores

Fundamentos en Bioinformatica y Biotecnologia

Nanotecnología y el desarrollo de biosensores para aplicaciones biomédicas
Abel Gutarra Espinoza Laboratorio de Materiales Nanoestructurados Facultad de Ciencias Universidad Nacional de Ingenieria Marzo 2010

Indice
1. Nanotecnologia y biomoleculas 2. Algunos dispositivos y metodos en medicina 3. Biosensores. Clasificaciones - Opticos -Silicio poroso luminiscente - Resonancia de plasmon superficial - Piezoelectricos - Transistor de efecto de campo (ISFET)

UNIDAD DE MEDIDA : NANOMETRO Nanómetro:

• Un mil millonésimo de metro:10-9m.
Algunos tamaños referenciales: • Atomo de hidrogeno ~ 0.1 nm Proteinas ~ 1-20 nm Componentes de un chip ~ 45 nm !!! Diámetro de un cabello ~ 80,000 nm

Nanotecnología: 1-100nm

Escalas deobjetos biológicos

NANOINSTRUMENTOS MEDICOS
MODALIDAD APLICACIONES
Deteccion de DNA mutante Deteccion de biomarcador de proteinas Deteccion de genes Deteccion de mutacion de DNA Deteccion de biomarcador de proteinas

Cantilevers

Nanotubos de carbon

Dendrimeros

Secuestro de blancos especificos Liberacion controlada de farmacos Agentes de contraste de imagen

Nanocristales

Mejora laelaboracion de farmacos poco solubles

MODALIDAD

APLICACIONES
Terapeutica multifuncional Liberacion de farmacos en blancos Contraste de imagen en MRI y U.S Indicador de apoptosis, angiogenesis, etc

Nanoparticulas

Nanoesferas

Ablacion termica de celulas tumorales Imagen de tejido tumoral

Nanohilos

Deteccion de proteinas dañadas biomarcadas Detecion de DNA mutante Deteccion degenes Deteccion de genes y proteinas en ensayos celulares Visualizacion de tumores

Puntos cuanticos

Laser

Deteccion del cancer In Vivo
Problemas con la tecnolgia actual
- La enfermedad es detectada cuando empieza la metastasis - Ningun metodo no-invasivo sabe si la droga actua hasta despues de meses - Dificil evaluar los factores de riesgo colaterales

Como ayuda lananotecnologia?
- Puntos cuanticos amplían la posibilidad de prueba de nuevos farmacos. - Nanoparticulas paramagneticas hacen posible imagenes MRI de celulas cancerigenas en estados iniciales de formación. - Nanoesferas ayudan a detectar mutaciones

Inyeccion del farmaco al flujo sanguineo

Fijacion sobre el tumor

Radiacion con U.Sonido y liberacion del farmaco

DENDRIMEROS
Moleculatridimensional de estructura arborescente

Pueden portar el farmaco, ubicar el blanco y liberarlo controladamente

En enero de 2004, Starpharma inicio pruebas clínicas en humanos del producto VivaGel(TM) para la prevención del VIH. Fue reconocido como uno de los cinco principales logros de la nanotecnología en 2004 según en Informe de nanotecnología de Forbes/Wolfe

Nanopartículas magnéticasSEPARACION MAGNETICA

Campo magnetico
Captura del blanco

Remocion

TIPOS DE BIOSENSORES
1. BIOSENSORES ELECTROQUÍMICOS – Amperométricos: Determinan corrientes eléctricas asociadas con los electrones involucrados en procesos redox – Potenciométricos: Usan electrodos selectivos para ciertos iones – Conductimétricos: Determinan cambios en la conductancia asociados con cambios en el ambienteiónico de las soluciones BIOSENSORES TERMOMÉTRICOS BIOSENSORES PIEZOELÉCTRICOS BIOSENSORES ÓPTICOS – De onda envanescente – Resonancia de plasma superficial BIOSENSORES CELULARES INMUNOSENSORES

2. 3. 4.

5. 6.

Cinéticas de reacción en biosensores

Biosensores Ópticos:
• Permiten el uso de materiales detectores no eléctricos, seguros en ambientes peligrosos o sensibles (in vivo) • Noprecisan sensores de referencia

Biosensor de celda óptica para albúmina sérica
• Detecta la absorción de luz a 630 nm que pasa a través de la célula detectora. • Se evalúa el cambio de amarillo a azul verdoso del verde de bromocresol cuando se une a la albúmina sérica a pH 3.8 • Respuesta lineal a la albúmina en un intervalo de 5 a 35 mg/cm3

Onda Evanescente
Longitud de penetracion...