Biosensores

Transductores y Sensores Biosensores

TR ANSDUCTORES Y SENSORES BIOSENSORES
Los sensores naturales son tan viejos como los organismos vivos. Estos bioreceptores son transductores naturales que convierten todo tipo de señales físicas y químicas del ambiente en señales eléctricas, resultando en potenciales de acción que pueden ser procesados por una “computadora natural”, nuestro sistemanervioso. La presencia de bioreceptores no se limita a los órganos de nuestros sentidos sino que aparecen en todos los procesos involucrados en los organismos vivos y células. La aparición de los sensores artificiales y su progresiva expansión permitió poner en contacto a los aparatos electrónicos con el mundo exterior, dotando de "sentidos" a la tecnología. Por lo tanto, podemos definir un biosensorcomo un dispositivo bioquímico-electrónico que permite identificar, transformar y cuantificar un evento biológico. Está compuesto por la combinación de un bioreceptor, componente biológico y un transductor, método de detección. En la Fig. 1 se muestra el principio de operación de un biosensor el cual, comenzando desde el analito, puede proveer toda la información necesaria para su evaluación. Estainformación puede ser procesada y almacenada. El biosensor está en contacto directo con la muestra a través del bioreceptor, que le confiere la selectividad a través de un sitio selectivo que identifica al analito y lo transforma de alguna manera. Generalmente el bioreceptor es una enzima inmovilizada que transforma el analito en un producto que es detectable por el transductor. Estos cambios que seproducen al identificar al analito pueden ser: variaciones de temperatura, de masa, constante dieléctrica, potencial de media celda, de conductividad iónica, de turbidez de la muestra, entre otros. Por lo tanto, dependiendo de esta modificación bioquímica que se produzca se escoge el transductor. El transductor debe dar una señal óptima, sensible, fácil de monitorear y con el mínimo de ruido. Eltransductor puede ser electroquímico, termométrico, fotométrico o piezoeléctrico y de acuerdo al tipo de bioreceptor con el que se combina pueden formarse múltiples tipos de biosensores. Como era de esperar, la tecnología ha llegado aún más lejos en algunos casos que nuestro sistema sensorial. Los sensores se han convertido en "sentidos ultraperfeccionados" que llegan a lugares a los que nosotrosno tenemos acceso, captan imágenes y movimientos con una resolución inimaginable para el ojo humano, y detectan estímulos que nosotros no percibimos, como las ondas electromagnéticas o los ultrasonidos. La información que aportan ha cobrado un valor extraordinario en todos los ámbitos de la actividad humana, desde la Alimentación y la Medicina hasta la Seguridad Nuclear o la búsqueda de vida enotros planetas.

Fig. 1. Etapas en la determinación con un biosensor

Bioing. Maria Lorena López Rodriguez

1

Transductores y Sensores Biosensores

I. EL BIORECEPTOR
El bioreceptor es crucial pues produce el efecto físico-químico que será detectado por el transductor. Esto involucra procesos como biocatálisis, acoplamientos inmunológicos o quimiorecepción. 1. Tipos de bioreceptores Losbioreceptores más empleados son: Catalizadores biológicos (enzimas). Las enzimas pueden ser extraídas de una o más fuentes biológicas (in situ) para aplicaciones específicas y pueden usarse solas o con sus cofactores. Las enzimas que se consiguen comercialmente presentan las siguientes ventajas: se reproducen por lotes, tiempo de vida y características conocidas, disponibilidad inmediata. Lasdesventajas de las enzimas purificadas son que no son siempre estables y necesitan la presencia de sus cofactores para operar en forma apropiada. En algunos casos se necesitan cadenas enzimáticas para realizar las transformaciones, lo que debe asegurarse la operación óptima del biosensor en forma global. Microorganismos. Son entidades estructurales que poseen todas las enzimas necesarias y sus...