INSTITUTO TECNOLOGICO DE ALTAMIRA

Desglose de los tipos de sensores biológicos: bioindicador, biomonitor.

Equipo:Ana Iza González MartínezJaime Jaramillo AlvizoRosa Isela Torres AcuñaKarina García PalomaresKeila Anguiano Loaiza

Se usan en aplicaciones tan diversas como la detección de minas, análisis de aguas potables, monitorización de pesticidas, determinación de glucosa en la sangre e incluso para medir el efecto de los vuelos espaciales en plantas, animales y personas. Nos estamos refiriendo a los censores biológicos (en adelante biosensores), que, junto con los sensores químicos, están adquiriendo un protagonismo cada vez mayor en campos tan variados como pueden ser el de las ciencias de la salud o el de la industria. La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) define un sensor químico como un dispositivo que de una manera selectiva responde a la concentración de una especie química. Los biosensores son sensores biológicos formados por tres elementos básicos: un receptor (componente biológisito, que transforma la concentración del analito a una señal medible y un separador (que puede ser una membrana que separa el elemento biológico del trans (luctor). En un sensor químico el receptor suele ser un óxido metálico o un polímero orgánico capaz de interactuar específicamente con el analito. En el caso de los biosensores, el receptor o componente biológico (que puede estar constituido por enzimas, anticuerpos, bacterias o ácidos nucleicos) convierte con la ayuda del transductor físico el proceso bioquímico que se produce en una señal medíble.

BIOINDICADOR

Organismo que nos indica ciertas condiciones medioambientales, ya que poseen un rango de tolerancia suficientemente estrecho para alguna de las variables. Son sensibles y responden de forma detectable a los cambios. Tienen diferente comportamiento ante la presencia de contaminantes (diferente sensibilidad), medimos la presencia/ausencia, cambios fisio/morfológicos y abundancia. La bioindicación es la comparación entre localidades para estimar la presencia de contaminantes. Hay varios índices de bioindicación:

-a nivel de población: Índices bióticos.-a nivel de comunidad: riqueza, índices de diversidad y similitud.

Los bioindicadores son de desarrollo fundamentalmente en campo y algo en laboratorio.

BIOMONITOR

Organismos que permite relacionar la concentración de un contaminante con los efectos producidos. La monitorización es el seguimiento en los cambios producidos en las condiciones ambientales y su influencia sobre el medio. Observaciones regulares. La biomonitorización es el uso de organismos in situ para identificar y cuantificar un ecosistema (vigilancia biológica). Según Nimis, 1990, los bioindicadores y bioacumuladores son biomonitores cuando se conoce una relación cuantitativa entre las concentraciones de los contaminantes y sus efectos biológicos. Las ventajas de la biomonitorización es que pone de manifiesto la biodisponibilidad de los contaminantes, detecta los efectos aún en procesos de dilución del contaminante y la detección de vertidos intermitentes. Hay dos tipos de biomonitorización: pasiva (si son naturales en la zona de estudio) y activa (si los biomonitores son introducidos).

Los requisitos de un biomonitor son que sea fácilmente identificable, que sean relativamente abundantes y representativos, que se acumule efecto o contaminante sin morir, que se establezca relación efecto-concentración, que sean grandes o abundantes para tener biomasa, que se puedan mantener en el laboratorio, que sean sedentarios y ubicuos. Los biomonitores tienen una combinación de trabajo en campo y laboratorio.

Uso y aplicaciones de los biosensores

Los biosensores pueden ser utilizados ampliamente en el análisis clínico, terapéutica, veterinaria, agricultura, monitorización de procesos industriales y control de polución y medio ambiental.

Veterinaria, agricultura y alimentación

En este campo hay muchas áreas donde ni siquiera se dispone de sistemas de análisis convencionales. La introducción de biosensores adecuados repercutirá con éxito en las siguientes áreas:

Cuidado de animales: Control de la fertilidad y de enfermedades infecciosas.Industrias lácticas: Leche (proteínas, grasa, anticuerpos, hormonas, vitaminas)Frutas y verduras: Diagnosis viral y de hongos.Alimentos: Contaminación y toxinas (Salmonella).Fermentaciones: Mejora la producción y control de calidad.Industrias de fermentación, producción farmacéutica

Además de la fermentación alcohólica hay un número considerable y cada vez mayor de sustancias que se están produciendo a escala a partir de cultivos de células eucariotas y procariotas. La monitorización de estos delicados y caros procesos es esencial para reducir y mantener bajos costes de producción. Además, pueden diseñarse biosensores específicos para medir la generación de un producto de fermentación.

El uso de biosensores en los procesos industriales beneficia al fabricante de varias formas:Un biosensor pude hacerse compatible tanto con el análisis en línea como con el muestreo discretizado.

*Proporciona la posibilidad de respuesta rápida y, por lo tanto, un control feedback mejorado.*No interfiere el flujo del proceso.*Un biosensor tiene una vida útil potencial de días, a veces semanas, lo que permite dedicar al personal técnico a otras tareas.*Facilita el muestreo rápido y el rechazo de materias primas por debajo del estándar durante la misma entrega.*Proporciona un método de monitorización de bajo coste para materias primas y productos almacenados.*Proporciona un acceso a medios remotos*Los biosensores pueden hacerse relativamente baratos.

El uso de sensores biológicos de contaminación depende de la capacidad de discriminar niveles de contaminación, su aplicabilidad a través de un rango amplio de especies y tener presentes sus limitaciones: falta de estudios dosis-respuesta y falta de comprensión de su importancia en los procesos fisiológicos críticos en el ecosistema. En el uso de bioindicadores se debe demostrar la relación con la exposición al contaminante, probar en el laboratorio para establecer el rengo de sensibilidad con estudios de respuestas a diferentes dosis y escalas de tiempo, validar en estudios de campo a pequeñas escalas con una o dos especies adecuadas y ampliar el conocimiento a niveles inferiores (subcelular, celular e histológico). Un indicador biológico es un organismo o población en la que su presencia o no, abundancia, vitalidad y respuesta a distintos estímulos se modifican si cambian las condiciones ambientales originales. Los tipos de efectos son cambios en la composición de especies, cambios en la diversidad, variaciones en las tasa de mortalidad, cambios fisiológicos y de comportamiento, aberraciones morfológicas y fisiológicas y acumulación de contaminantes en los tejidos.

Las ventajas de los sensores biológicos frente a los métodos físico-químicos son que los límites de detección son menores, que nos permiten visualizar la dirección y velocidad de contaminación, que frente a pulsos de contaminación podemos observar la degradación, adsorción o absorción, nos permite saber el estado de salud del ecosistema, nos permite ver interacciones de contaminantes, la biodisponibilidad de los tóxicos, sus efectos acumulativos y la bioacumulación producidas.

Las limitaciones o factores a considerar son su indicación tardía (cuando el daño ya está producido), requiere expertos que conozcan los bioindicadores, se necesita información previa para comparar con los sitios de referencia, la extrapolación del laboratorio siempre tiene riesgos (no hayamos tenido en cuenta algún factor), en el sistema natural hay una gran variabilidad inherente, los organismos pueden resistir a tóxicos, no detecta el nivel o el tipo de contaminación, no todos los organismos tienen el mismo papel ecológico, sólo alerta de relaciones causa-efecto y algunos bioindicadores tienen una distribución difícil.