Inmunosensor piezoeléctrico de alta frecuencia (100 MHz) para la detección y cuantificación de una molécula modelo

66 páginasLos inmunosensores piezoeléctricos son dispositivos que detectan la formación de complejos inmunes a través del cambio en la frecuencia de resonancia o fase del cristal piezoeléctrico ocasionado por los cambios de masa en su superficie. La microbalanza de cristal de cuarzo (QCM) que emplean los inmunosensores piezoeléctricos convencionales como transductor tiene una frecuencia fundamental entre 5-20MHz, sin embargo, en la actualidad se han desarrollado QCM de alta frecuencia que proporcionan mayor sensibilidad. En el presente trabajo se describe la metodología para la detección del anticuerpo anti-BSA por medio de un sensor piezoeléctrico, a partir de la inmovilización sobre electrodos de oro de cristales de cuarzo de 100 MHz (considerados de alta frecuencia) de su antígeno albumina sérica de bovino- BSA (molécula modelo). El primer paso fue determinar la concentración de biorreceptor (BSA) a inmovilizar, para lo cual se inmovilizaron tres concentraciones diferentes de BSA (10, 1 y 0.1 mg/ml) en flujo sobre el cristal de 100 MHz y se evaluaron los cambios en la fase del sensor. Para la inmovilización, se utilizaron monocapas autoensambladas mixtas (MSAM), compuestas de 11 mercapto-1undecanol (MUD) y ácido 16-mercaptohexadecanoico (MHDA), en una proporción 50:1 respectivamente, que seguidamente se activaron con EDC y NHS. La concentración que ocasionó el mayor aumento en la fase del sensor de 100 MHz fue 10 mg/ml, motivo por el cual se eligió para ser la concentración del biorreceptor. Con el fin de corroborar la inmovilización de BSA con el método utilizado sobre la superficie del cristal, se inmovilizaron esas mismas concentraciones sobre cristales de 10 MHz y se caracterizaron utilizando espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). Una vez determinada la concentración de BSA, se procedió a realizar curvas de calibración del cambio en la concentración de anti-BSA vs el cambio en la fase del sensor inmovilizando el biorreceptor mediante dos métodos, en batch y en flujo, para luego comparar cuál de los dos era el más adecuado. Las concentraciones de anti-BSA utilizadas fueron 30, 10, 1, 0.1, 0.01 µg/ml y 30, 17.3, 10, 5.7, 3.3, 1.9 µg/ml (cada una por duplicado) para las curvas con inmovilización de BSA en batch y en flujo respectivamente. La curva con inmovilización de BSA en batch mostró un límite de detección (LOD) de 0.1 µg/ml y un rango lineal entre 0.01-1 µg/ml, mientras que la curva con inmovilización de BSA en flujo mostró un LOD de 1.9 µg/ml y un rango lineal entre 1.9-5.77 µg/ml. Dada esta gran diferencia, se repitió el punto de 10 µg/ml de anti-BSA con inmovilización de BSA en flujo, esta vez utilizando alcanotioles recién preparados y la señal generada en el sensor fue de 667.5 mV, 8 veces mayor que en el primer ensayo. La caracterización con el FTIR mostró la efectividad del método utilizado al evidenciar la presencia de BSA.PregradoIngeniero(a) Biomédico(a

Transductor de fibra óptica con potencial uso como biosensor

83 páginasEl desarrollo de nuevos dispositivos médicos como biosensores, atiende a la necesidad de detectar enfermedades de manera sencilla y eficiente con el fin de facilitar su diagnóstico y dar paso a su oportuno tratamiento. Actualmente, la prueba que se utiliza con más frecuencia para cumplir está función es el E.L.I.S.A (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay - Ensayo inmunosorbente ligado a enzimas) que se ha probado cuenta con alto nivel de sensibilidad y efectividad al momento de realizar estas evaluaciones; sin embargo, la implementación de esta prueba es costosa y requiere equipo especializado y personal capacitado. Otra aplicación particular que hace parte del área de los biosensores está relacionada con la detección de bacterias en medios de cultivo o productos, prueba que es altamente aplicada en el área de alimentos y salud, sin embargo, los métodos usados en la actualidad cuentan con la desventaja de requerir demasiado tiempo para la obtención de resultados, lo que limita la detección a tiempo y el tratamiento eficaz del producto afectado. Con el fin de mejorar estos dispositivos, se estudia el desarrollo de nuevos transductores con un alto nivel de sensibilidad. Una alternativa que ha mostrado resultados eficientes y se ha empezado a estudiar es la implementación de transductores de fibra óptica en el desarrollo de sensores. Actualmente, existen diferentes técnicas de fabricación y desarrollo que han ido ampliando el campo de estudio hacia el tema de aplicaciones relacionadas con biosensores. Teniendo en cuenta esto, se diseñó un transductor de fibra óptica que puede ser utilizado como biosensor; este se desarrolló a partir del adelgazamiento por medios químicos de una configuración de fibra óptica SingleMode-MultiMode-SingleMode (SMS). Posterior a la fabricación del transductor, se probó su funcionamiento como sensor a partir de la visualización de su espectro óptico y su desplazamiento correspondiente cuando se somete al transductor a diferentes soluciones con un índice de refracción conocido, esto además permitió determinar la sensibilidad del transductor. Adicionalmente, se midió el diámetro final de las fibras adelgazadas. Finalmente, se realizó una prueba que permitió evaluar su aplicabilidad como biosensor realizando la medición de °Bx en una solución de glicerina. Esto permitió concluir que los transductores de fibra óptica pueden ser utilizados en aplicaciones de biosensores y presentan una ventaja considerable respecto a los tiempos de medición y al personal necesitado para llevar a cabo las pruebas; sin embargo, son un área con mucho potencial que debe ser estudiada a mayor profundidad.PregradoIngeniero(a) Biomédico(a

INMUNOSENSOR PIEZOELÉCTRICO PARA LA DETECCIÓN DEL METABOLITO 3,5,6-TRICLORO-2-PIRIDINOL DEL PLAGUICIDA CLORPIRIFOS

La detección y el seguimiento analítico del insecticida organofosforado clorpirifos son necesarios a fin de que sus niveles no sobrepasen los límites permitidos por diferentes normas de organismos reguladores. En este trabajo se presenta un inmunosensor piezoeléctrico que puede determinar y cuantificar el 3,5,6-tricloro-2-piridinol (TCP), el principal metabolito del clorpirifos y del herbicida triclopir. El análisis y cuantificación del TCP se basa en un inmunoensayo competitivo con anticuerpo monoclonal. Para ello se inmovilizó, con enlace covalente, el conjugado de hapteno BSA-TS1 para TCP, sobre la superficie del electrodo de oro del cristal piezoeléctrico de cuarzo. Esta unión covalente a la superficie sensora se realizó mediante la formación de monocapas autoensambladas simples y mixtas (SAM y MSAM)). Se obtuvieron curvas patrón de calibración con cristales inmovilizados con ambos tipos, SAM y MSAM, y se compararon los resultados. Los valores de límite de detección (LOD) y el rango de trabajo obtenidos usando SAM simples fueron de 16 y 25-100 µg/L respectivamente, mientras que los valores obtenidos para estos dos parámetros empleando MSAM fueron de 9,5 y 18-74 µg/L respectivamente. En ambos casos, el cristal podía usarse alrededor de 100 ensayos sin pérdida apreciable de sensibilidad.Abstract: Detection and monitoring of the organophosphate insecticide chlorpyrifos are required to comply with the limits allowed under different laws of regulatory agencies. Here we report on a piezoelectric immunosensor which can determine and quantify 3,5,6-trichloro-2-pyridinol (TCP), the main metabolite of chlorpyrifos and the herbicide triclopyr. The analysis and quantification of TCP is based on a competitive immunoassay with monoclonal antibody. Therefore, BSA-TS1hapten-conjugate for TCP was attached by a covalent bond to the gold electrode of a quartz crystal by means of both, simple and mixed self-assembled monolayers (SAM and MSAM). Standard calibration curves were obtained with both types, SAM and MSAM, and results were compared. For simple SAM the limit of detection (LOD) and working range obtained were 16 and 25-100 µg/L, respectively, whereas for MSAM were 9.5 and 18-74 µg/L, respectively. In both cases, the crystal may be used for about 100 tests without appreciable loss of sensitivity.La detección y el seguimiento analítico del insecticida organofosforado clorpirifos son necesarios a fin de que sus niveles no sobrepasen los límites permitidos por diferentes normas de organismos reguladores. En este trabajo se presenta un inmunosensor piezoeléctrico que puede determinar y cuantificar el 3,5,6-tricloro-2-piridinol (TCP), el principal metabolito del clorpirifos y del herbicida triclopir. El análisis y cuantificación del TCP se basa en un inmunoensayo competitivo con anticuerpo monoclonal. Para ello se inmovilizó, con enlace covalente, el conjugado de hapteno BSA-TS1 para TCP, sobre la superficie del electrodo de oro del cristal piezoeléctrico de cuarzo. Esta unión covalente a la superficie sensora se realizó mediante la formación de monocapas autoensambladas simples y mixtas (SAM y MSAM)). Se obtuvieron curvas patrón de calibración con cristales inmovilizados con ambos tipos, SAM y MSAM, y se compararon los resultados. Los valores de límite de detección (LOD) y el rango de trabajo obtenidos usando SAM simples fueron de 16 y 25-100 µg/L respectivamente, mientras que los valores obtenidos para estos dos parámetros empleando MSAM fueron de 9,5 y 18-74 µg/L respectivamente. En ambos casos, el cristal podía usarse alrededor de 100 ensayos sin pérdida apreciable de sensibilidad.Abstract: Detection and monitoring of the organophosphate insecticide chlorpyrifos are required to comply with the limits allowed under different laws of regulatory agencies. Here we report on a piezoelectric immunosensor which can determine and quantify 3,5,6-trichloro-2-pyridinol (TCP), the main metabolite of chlorpyrifos and the herbicide triclopyr. The analysis and quantification of TCP is based on a competitive immunoassay with monoclonal antibody. Therefore, BSA-TS1hapten-conjugate for TCP was attached by a covalent bond to the gold electrode of a quartz crystal by means of both, simple and mixed self-assembled monolayers (SAM and MSAM). Standard calibration curves were obtained with both types, SAM and MSAM, and results were compared. For simple SAM the limit of detection (LOD) and working range obtained were 16 and 25-100 µg/L, respectively, whereas for MSAM were 9.5 and 18-74 µg/L, respectively. In both cases, the crystal may be used for about 100 tests without appreciable loss of sensitivity

Inmunosensor piezoeléctrico para la detección del metabolito 3,5,6-tricloro-2-piridinol del plaguicida clorpirifos

Detection and monitoring of the organophosphate insecticide chlorpyrifos are required to comply with the limits allowed under different laws of regulatory agencies. Here we report on a piezoelectric immunosensor which can determine and quantify 3,5,6-trichloro-2-pyridinol (TCP), the main metabolite of chlorpyrifos and the herbicide triclopyr. The analysis and quantification of TCP is based on a competitive immunoassay with monoclonal antibody. Therefore, BSA-TS1hapten-conjugate for TCP was attached by a covalent bond to the gold electrode of a quartz crystal by means of both, simple and mixed self-assembled monolayers (SAM and MSAM). Standard calibration curves were obtained with both types, SAM and MSAM, and results were compared. For simple SAM the limit of detection (LOD) and working range obtained were 16 and 25-100 ìg/L, respectively, whereas for MSAM were 9.5 and 18-74 ìg/L, respectively. In both cases, the crystal may be used for about 100 tests without appreciable loss of sensitivity.La deteccion y el seguimiento analitico del insecticida organofosforado clorpirifos son necesarios a fin de que sus niveles no sobrepasen los limites permitidos por diferentes normas de organismos reguladores. En este trabajo se presenta un inmunosensor piezoelectrico que puede determinar y cuantificar el 3,5,6-tricloro-2-piridinol (TCP), el principal metabolito del clorpirifos y del herbicida triclopir. El analisis y cuantificacion del TCP se basa en un inmunoensayo competitivo con anticuerpo monoclonal. Para ello se inmovilizo, con enlace covalente, el conjugado de hapteno BSA-TS1 para TCP, sobre la superficie del electrodo de oro del cristal piezoelectrico de cuarzo. Esta union covalente a la superficie sensora se realizo mediante la formacion de monocapas autoensambladas simples y mixtas (SAM y MSAM)). Se obtuvieron curvas patron de calibracion con cristales inmovilizados con ambos tipos, SAM y MSAM, y se compararon los resultados. Los valores de limite de deteccion (LOD) y el rango de trabajo obtenidos usando SAM simples fueron de 16 y 25-100 �Êg/L respectivamente, mientras que los valores obtenidos para estos dos parametros empleando MSAM fueron de 9,5 y 18-74 �Êg/L respectivamente. En ambos casos, el cristal podia usarse alrededor de 100 ensayos sin perdida apreciable de sensibilidad