miércoles, 5 de marzo de 2014

Desarrollan Biosensores para la Detección de Ocratoxina A, Ácido Glucónico y Arsénico



DESARROLLAN BIOSENSORES PARA LA DETECCIÓN DE OCRATOXINA A, ÁCIDO GLUCÓNICO Y ARSÉNICO

El creciente interés de la industria por realizar un control de calidad eficiente, pero también más rápido y económico, suscita la necesidad de contar con nuevos métodos analíticos. En este contexto se enmarca el trabajo de la investigadora de la Universidad de Burgos Lorena del Torno de Román, quien ha defendido recientemente su tesis doctoral sobre la aplicación de biosensores electroquímicos para la detección rápida y sencilla de compuestos tóxicos de interés en la industria agroalimentaria y farmacéutica.

Los sensores desarrollados en esta tesis doctoral se basan en la tecnología serigráfica, que consiste en la deposición de tintas conductoras sobre un soporte inerte. Concretamente, se han construido cuatro sensores para detectar compuestos tóxicos de diferente naturaleza como son la ocratoxina A, el ácido glucónico, el arsénico o el formaldehído.

- En el caso de la ocratoxina A, un contaminante alimentario de origen biótico, el biosensor electroquímico obtuvo buenos parámetros de calidad y determinó satisfactoriamente la concentración en una muestra de cerveza, como se puso de manifiesto en un trabajo publicado en la revista Analytica Chimica Acta.

- Posteriormente, se abordó la detección de ácido glucónico (una sustancia de origen microbiano que se relaciona con la podredumbre de la uva) mediante dos biosensores diferentes, uno bienzimátio y otro basado en el enzima gluconato deshidrogenasa, y se probó en distintos vinos con buenos resultados en términos de precisión. Estos resultados se han publicado en sendos artículos en la revista Sensors and Actuators B y en el caso del biosensor basado en el enzima gluconato deshidrogenasa, desarrollado en colaboración con la empresa Biolan Microbiosensores, ha dado lugar a la solicitud de una patente.

- Respecto al arsénico, un contaminante alimentario abiótico de origen ambiental, se puso a punto un dispositivo serigráfico para la determinación simultánea de arsénico III y arsénico V en una misma muestra. En este sentido, “los biosensores han demostrado su viabilidad en muestras de agua de grifo enriquecida con una cantidad conocida de ambas especies, y también ha sido posible la determinación de arsénico V en una muestra de vino tinto con estos dispositivos”, señala la investigadora.

El trabajo, tutorizado por las profesoras de la Facultad de Ciencias Julia Arcos Martínez y María Asunción Alonso Lomillo y llevado a cabo en los últimos tres años, “abre importantes expectativas en la construcción masiva de biosensores miniaturizados”, asegura la investigadora.

Referencias bibliográficas:

Román, L. D. T. D., Alonso-Lomillo, M. A., Domínguez-Renedo, O., Jaureguibeitia, A., & Arcos-Martínez, M. J. (2014). GADH screen-printed biosensor for gluconic acid determination in wine samples. Sensors and Actuators B: Chemical, 192, 56-59.

Román, L. D. T. D., Alonso-Lomillo, M. A., Domínguez-Renedo, O., & Arcos-Martínez, M. J. (2013). Gluconic acid determination in wine by electrochemical biosensing. Sensors and Actuators B: Chemical, 176, 858-862.

Alonso-Lomillo, M. A., Domínguez-Renedo, O., Román, L. D. T. D., & Arcos-Martínez, M. J. (2011). Horseradish peroxidase-screen printed biosensors for determination of Ochratoxin A. Analytica chimica acta, 688(1), 49-53.


DEFINICIONES

- Las ocratoxinas son micotoxinas producidas por hongos de los géneros Aspergillus y Penicillium, como Aspergillus ochraceus o Penicillium viridicatum. De las toxinas que se conocen, A, B y C, la A es la más tóxica.

Estas toxinas están relacionadas con nefropatías endémicas de los Balcanes. Tienen efectos nefrotóxicos , inmunosupresores, carcinogénicos y teratogénicos en los animales de experimentación estudiados.

- Ácido glucónico es un ácido orgánico de forma molecular C6H12O7 que se representa igualmente bajo la fórmula semi-condensada HOCH2(CHOH)4COOH. Se trata de uno de los dieciséis estereoisómeros del ácido 2,3,4,5,6-pentahidroxihexanóico. Es un ácido que aparece en la naturaleza a partir de la glucosa mediante fermentación aeróbica oxidativa causada por las enzimas de ciertas bacterias (Acetobacter) y algunos mohos (Aspergillus y Botrytis cinerea). El ácido da lugar a una familia de sales que se emplean como aditivos alimentarios (los Gluconatos).

La síntesis natural mediante fermentación se realiza a partir de la glucosa. La fermentación requiere de gran cantidad de oxígeno disuelto. La generación de glucolactona mediante la enzima catalasa que se encuentra presente en los microorganismos es la responsable de generar el ácido gluónico. La producción de este ácido requiere de un ambiente de pH casi neutro.

Se suele emplear por regla general las sales del ácido, los denominados gluconatos. Generalmente son conocidos los gluconato sódico (es un conocido quelante del Calcio y es muy empleado en la limpieza de botellas de vidrio) y el gluconato potásico. Los gluconatos de calcio y de hierro son empleados en los tratamientos de deficiencias nutritivas en el cuerpo humano: anemias.

Se suelen medir las concentraciones de ácido glucónico en la uva para saber el punto de maduración y empezar su recolección. Por otro lado, también en agricultura el cobre complejado con ácido glucónico contribuye a promover el desarrollo (enraizamiento) y salubridad radicular.

- El arsénico (del persa Zarnikh, oropimente amarillo o bien del griego arsenikón, masculino) es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es As y el número atómico es 33. En la tabla periódica de los elementos se encuentra en el quinto grupo principal. El arsénico se presenta raramente sólido, principalmente en forma de sulfuros. Pertenece a los metaloides, ya que muestra propiedades intermedias entre los metales y los no metales.

Se conocen compuestos de arsénico desde la antigüedad, siendo extremadamente tóxicos, aunque se emplean como componentes en algunos medicamentos. El arsénico es usado para la fabricación de semiconductores y como componente de semiconductores III-V como el arseniuro de galio.

Aplicaciones:
. Preservante de la madera (arseniato de cobre y cromo), uso que representa, según algunas estimaciones, cerca del 70% del consumo mundial de arsénico.
. El arseniuro de galio es un importante material semiconductor empleado en circuitos integrados más rápidos, y caros, que los de silicio. También se usa en la construcción de diodos láser y LED.
. Aditivo en aleaciones de plomo y latones.
. Insecticida (arseniato de plomo), herbicidas (arsenito de sodio) y venenos: A principios del siglo XX se usaban compuestos inorgánicos pero su uso ha desaparecido prácticamente en beneficio de compuestos orgánicos (derivados metílicos).
. El disulfuro de arsénico se usa como pigmento y en pirotecnia.
. Decolorante en la fabricación del vidrio (trióxido de arsénico).
. Históricamente el arsénico se ha empleado con fines terapéuticos prácticamente abandonados por la medicina occidental aunque recientemente se ha renovado el interés por su uso como demuestra el caso del trióxido de arsénico para el tratamiento de pacientes con leucemia promielocítica aguda.
. Como elemento fertilizante en forma de mineral primario rico, para la agricultura.

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