La Dra. Margalida Artigues defendió su tesis doctoral en IQS sobre el desarrollo de nuevos biosensores amperométricos, basados en la inmovilización de enzimas. Los nuevos biosensores fueron ensayados para la determinación de contenidos de glucosa en muestras alimentarias, con resultados equivalentes a las técnicas de análisis convencionales, abriendo la puerta a su uso como instrumentos de control en este sector.

Dr. Jordi Abellà , Dra. Margalida Artigues i Dr. Sergi Colominas

Los biosensores electroquímicos son dispositivos de análisis que combinan la especificidad de las reacciones bioquímicas con la capacidad analítica de las técnicas electroquímicas. Gracias a esta combinación, es posible determinar de forma rápida, sensible y fiable diferentes analitos en muestras con matrices complejas. Por todo esto, la utilización de biosensores se puede considerar como una alternativa a los métodos clásicos de análisis para la realización de procesos de control de calidad en diferentes sectores industriales.

En el Departamento de Química Analítica y Aplicada de IQS School of Engineering, la Dra. Margalida Artigues defendió su tesis doctoral basada en el desarrollo de biosensores amperométricos enzimáticos. La tesis fue codirigida por el Dr. Jordi Abellá y el Dr. Sergi Colominas, profesores del centro universitario.

Los biosensores electroquímicos desarrollados se caracterizan por la inmovilización de oxidasas sobre una interfase electroquímica formada por nanotubos de óxido de titanio (IV), un semiconductor afín a las propiedades de los enzimas, en un soporte “enzym friendly” en el que además no pierden sus propiedades catalíticas. Esta arquitectura con nanotubos proporciona una elevada superficie específica al biosensor.

El enzima empleado ha sido glucosa oxidasa (GOx), con el objetivo de crear biosensores aptos para determinar niveles de glucosa, para diferentes aplicaciones.
 

Inmovilización enzimática

Por lo que se refiere a la inmovilización enzimática, esta ha sido ensayada desde dos enfoques: por procesos de captura polimérica (física) y por inmovilización covalente (enlaces químicos).

En el caso de la captura polimérica, la inmovilización se realiza mediante un hidrogel de quitosano. Se trata de una arquitectura sencilla, fácil de construir y rápida de uso, con facilidad para ser empleada para análisis rápidos y simples, como puede ser un derrame ambiental, o un control ‘on line’ en una línea productiva.

La inmovilización covalente se ha ensayado utilizando Pentafluorofenilmetacrilato (PFM) como especie reactiva para generar los enlaces entre las moléculas de los enzimas y la superficie del transductor. Para esto, la superficie de la interfase electroquímica ha sido modificada mediante dos técnicas de plasma: la polimerización del PFM y el sembrado del mismo polímero, siendo la segunda técnica la que ha dado mayor sensibilidad frente a la presencia de glucosa.

Los cambios de conformación espacial que ha sufrido las moléculas de enzima durante los procesos de inmovilización químicos con PFM han sido demostrados mediante la técnica Quarz Crystall Microbalance with Dissipation (QCM-D)[i].
 

Pruebas analíticas en muestras reales

Finalmente, en este trabajo se comprobó la eficacia de los biosensores desarrollados[ii], determinando el contenido en glucosa de muestras alimentarias. Los resultados obtenidos con los biosensores electroquímicos fueron comparados con los realizados mediante técnicas analíticas convencionales, siendo todos ellos del mismo orden. Esto abre la puerta a la salida potencial del uso de los biosensores como instrumento de control en el sector de alimentación.

Esta tesis recibió una ayuda a la investigación URL-2017, con el título “Diseño y desarrollo de biosensores electroquímicos en productos del sector alimentario”.