Desarrollo de plataformas electroquímicas para biosensado directo de analitos de relevancia alimentaria y clínica en muestras de elevada complejidad

La evolución de la sociedad está generando nuevas inquietudes, como la garantía de la seguridad alimentaria y el acceso físico y económico a alimentos en cantidad suficiente, seguros y nutritivos. En este sentido, las enfermedades o trastornos asociados a la alimentación cobran cada día mayor importancia, como por ejemplo las alergias alimentarias, reacciones adversas a los alimentos producidas por un mecanismo inmunológico como consecuencia de la ingesta, contacto o inhalación de ciertas proteínas presentes en los alimentos, que pueden generar, incluso a niveles de traza, respuestas exacerbadas del sistema inmunológico. La alergia alimentaria afecta a alrededor del 5 % de la población adulta y al 80 % de la población infantil, presentando comúnmente sintomatologías locales (problemas digestivos, vómitos o dolor abdominal), sistemáticas (problemas cutáneos, respiratorios o cardiovasculares), e incluso severas, como el shock anafiláctico..

Bioplataformas electroanalíticas versátiles para diagnóstico temprano y fiable de cáncer a diferentes niveles moleculares

Desde los antiguos egipcios hasta nuestros días, el cáncer es uno de los peores enemigos de la salud en la historia de la humanidad.Como respuesta a la presencia, desarrollo, mitigación y reincidencia de una neoplasia, las células (tanto cancerosas como sanas) liberan entidades moleculares detectables en todo tipo de especímenes y fluidos biológicos, conocidas como biomarcadores, que incluyen proteínas, genes y alteraciones epigenéticas, y cuya alteración y/o desregulación permite detectar de forma temprana, identificar y clasificar distintas variantes de cáncer, evaluar el riesgo de recaída tras un tratamiento, y predecir la respuesta a ciertas terapias aplicadas..

Desarrollo de técnicas inmunoquímicas para la detección de biomarcadores cardíacos

[spa] El desarrollo de biosensores para la determinación de biomarcadores de interés en el ámbito clínico es uno de los retos más importantes en el análisis de determinadas enfermedades, como las cardiovasculares. Por tanto hay una necesidad por parte del ámbito clínico de desarrollar herramientas que permitan realizar un diagnóstico y pronóstico de estas enfermedades de una manera rápida y eficaz. Además, teniendo en cuenta la portabilidad que pueden tener este tipo de dispositivos, podrían ser utilizados tanto a nivel de consultorio primario como en urgencias (dispositivos para el diagnóstico inmediato, PoC, point of care devices). Actualmente, los laboratorios centralizados usan instrumentos específicos para cada grupo de biomarcadores de la enfermedad a determinar, incrementando de esta forma el coste y el tiempo necesario para obtener un resultado. Existen evidencias de que es posible realizar un seguimiento del estado de salud y desarrollo de la enfermedad cardiovascular de un individuo mediante la monitorización de varios biomarcadores. En el caso de las enfermedades cardiovasculares, varios biomarcadores para el diagnóstico temprano o tardío han sido bien identificados, llegándose a conocer su cinética de liberación en aquellos que son indicadores de fallo cardíaco y necrosis miocárdica. En el transcurso de esta tesis doctoral, se han desarrollado anticuerpos específicos y diferentes herramientas de diagnóstico para la detección de un biomarcador prematuro de enfermedad coronaria, como es la Lipoproteína (a) (Lp(a)), y un biomarcador de etapas más avanzadas, la Troponina I Cardíaca (cTnI), claro indicador de infarto de miocardio y necrósis miocárdica. En el caso de ambas proteínas, se ha realizado un estudio en profundidad para conocer su estructura y todos los fenómenos relacionados con su inmunodetección. Finalmente, se ha conseguido producir anticuerpos específicos para cada uno de los biomarcadores y se han implementado en diferentes superficies sensoras. Para el caso de la cTnI se ha desarrollado un inmunosensor amperométrico que permite obtener un resultado fiable en tan solo 30 minutos, con una detectabilidad de 5 ng/mL. Del mismo modo, se ha desarrollado un inmunosensor potenciométrico combinando los anticuerpos producidos con distintos nanomateriales como partículas magnéticas y Quantum Dots. Para la Lp(a) se han desarrollado haptenos específicos y producido anticuerpos monoclonales de forma innovadora para la detección de este biomarcador. Del mismo modo, se ha demostrado la especificidad y validez de estos anticuerpos mediante técnicas tipo Western blot, indicando su viabilidad para el desarrollo de una herramienta de diagnóstico precoz para las ECVs.[eng] The development of biosensors for the determination of biomarkers of interest in the clinical setting is one of the most important challenges in the analysis of certain diseases, such as cardiovascular diseases (CVDs). Therefore there is a need on the part of the clinical setting to develop tools that allow for a diagnosis and prognosis of these diseases quickly and efficiently. There is evidence that it is possible to track the status of health and development of cardiovascular disease in an individual by monitoring several biomarkers. In the case of CVDs, several biomarkers for the early or late diagnosis have been well identified. In the course of this dissertation, specific antibodies and different diagnostic tools for the detection of a biomarker of early stages of the coronary heart disease, such as lipoprotein (a) (Lp(a)), and a biomarker of more advanced stages, the cardiac troponin I (cTnI), a clear indicator of myocardial infarction and myocardial necrosis, have been developed. In both cases, an in- depth study to learn about the structure and all the phenomena related with their immunodetection, has been done. Finally, antibodies specific to each of the biomarkers have been successfully produced and these antibodies have been implemented in different sensing platforms. In the case of cTnI, considered as a golden biomarker for cardiovascular risk stratification, an amperometric immunosensor has been developed allowing a reliable result in only 30 minutes, with a detectability of 5 ng/mL. In the same way, a novel potentiometric immunosensor has been developed, combining succesfully the antibodies produced against this biomarker with different nanomaterials as magnetic particles and Quantum Dots In the case of Lipoprotein (a), a macromolecular complex found in human plasma that combines structural elements from the lipoprotein and blood clotting systems and that is associated with premature coronary heart disease and stroke, a broad new specific haptens have been developed and a set of monoclonal antibodies have been produced for the detection of Lp(a). The specificity and validity of these antibodies was established by Western blot techniques, indicating their viability for the development of a tool to diagnose and stretify the risk associated to CVDs

Evaluación del fenómeno de fluorescencia asociado a la interacción de nanoestructuras de carbono con inmunoreactivos

51 páginasRESUMEN: El diagnóstico rápido de una enfermedad es considerado factor un clave en la supervivencia y la calidad de vida del paciente, debido a esto en los últimos 5 años se han venido desarrollando numerosas técnicas de diagnóstico rápidas, específicas y sensibles. Tal es el caso de los inmunosensores, descritos como un dispositivo analítico que consiste en un componente biológico, generalmente un anticuerpo o antígeno, en contacto directo con un transductor físico que transforma la señal generada por el componente biológico en una señal medible; asimismo, en el continuo intento por mejorar la calidad analítica, la sensibilidad y la especificidad de las técnicas de diagnóstico se han propuesto inmunosensores basados en puntos cuánticos o nanoestructuras de carbono por sus características de fluorescencia promisorias. En el presente trabajo de grado, se evaluó el fenómeno de fluorescencia de las nanoestructuras de carbono conjugadas con albúmina de suero bovino (BSA) mediante la extinción de fluorescencia con óxido de grafeno (GO) y la recuperación de fluorescencia con anti-BSA, como punto de partida para su potencial aplicación como biosensores en la línea de investigación de ‘Tecnologías para la obtención y detección de biomarcadores’ de la Universidad EIA. Los resultados obtenidos demostraron que una concentración de 25 ppm de GO es capaz de extinguir en un 45 % la fluorescencia de nanoestructuras de carbono conjugadas con BSA a 125 ppm, además, también se encontró que la anti-BSA a una concentración de 0.5 μg/mL es capaz de recuperar la fluorescencia de la muestra anterior en un 22 %. Además, se encontró que las nanoestructuras de carbono con que se desarrolló el presente trabajo de grado clasifican como puntos de carbono.ABSTRACT: The rapid diagnosis of a disease is considered a key factor in the survival and quality of life of the patient, due to this in the last 5 years numerous rapid, specific, and sensitive diagnostic techniques have been developed. Such is the case of immunosensors, described as an analytical device that consists of a biological component, generally an antibody or antigen, in direct contact with a physical transducer that transforms the signal generated by the biological component into a measurable signal; also, in the continuous attempt to improve analytical quality, sensitivity and specificity of diagnostic techniques they have been proposed based immunosensor quantum dots or carbon nanostructures by their fluorescence characteristics promising. Here, in this final degree work, the fluorescence phenomenon of carbon nanostructures conjugated with bovine serum albumin (BSA) was evaluated through the quenching of fluorescence with graphene oxide (GO) and the recovery of fluorescence with anti-BSA, as a starting point for their potential application as biosensors in the research line of ‘Tecnologías para la obtención y detección de biomarcadores’ from EIA university. The results obtained showed that a concentration of 25 ppm of GO can quencher the fluorescence of carbon nanostructures conjugated with BSA of 125 ppm by 45 %, in addition, it was also found that anti-BSA concentrated at 0.5 μg/mL can recover the fluorescence of the sample quenched by 22 %. In addition, it was found that the carbon nanostructures with which the present degree work was developed are classified as carbon points.PregradoIngeniero(a) Biomédico(a