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BIOSENSORESOPT. 4º CURSO BIOTECNOLOGÍA
Responsable: Mª José Martínez Tomé ([email protected])Prof: Reyes Mateo ([email protected])
Nombre Asignatura
BIOSENSORES (1416)
Horas 3 créditos teóricos/3 créditos prácticos
Departamento AGROQUÍMICA Y MEDIO AMBIENTE
Área QUÍMICA FÍSICA
OBJETIVOS
1 Adquirir una visión global sobre los biosensores, su importancia y aplicaciones
2 Identif icar los componentes de un biosensor y comprender su funcionamiento
3 Comprender las diferentes estrategias de inmovil ización de biomoléculas y sus l imitaciones
4 Conocer los diferentes t ipos de biosensores y ser capaz de diseñarlos
5 Conocer los principales campos de aplicación de los biosensores hoy en día y las tendencias futuras
6 Aplicar los conocimientos adquiridos durante las clases teóricas en el laboratorio.
Profesor responsable:
MªJosé Martínez-Tomé (Martinez Tome, Maria Jose <[email protected]>, Edificio Torregaitan, despacho 2.02
1. DESCRIPCION:
2. CONTENIDO:
UNIDAD 1 INTRODUCCIÓN A LOS BIOSENSORES
TEMA 1.1 ASPECTOS GENERALES DE LOS BIOSENSORES
TEMA 1.2 PRINCIPIOS DE LA PRACTICA ANALÍTICA
UNIDAD 2 COMPONENTES DE UN BIOSENSOR Y CLASIFICACIÓN
TEMA 2.1 CLASIFICACION DE LOS BIOSENSORES
TEMA 2.2 BIOMOLÉCULAS UTILIZADAS EN BIOSENSORES Y SUS MÉTODOS DE INMOVILIZACIÓN
TEMA 2.3 BIOSENSORES ÓPTICOS
TEMA 2.4 BIOSENSORES ELECTROQUÍMICOS
TEMA 2.5 OTROS TIPOS DE BIOSENSORES: PIEZOELÉCTRICO, CALORIMÉTRICO, ETC.
TEMA 2.6 INMUNOSENSORES
UNIDAD 3 USO Y APLICACIONES DE LOS BIOSENSORES
TEMA 3.1 CAMPOS DE APLICACIÓN DE LOS BIOSENSORES
TEMA 3.2 BIOSENSORES COMERCIALES Y ASPECTOS DE MERCADO
TEMA 3.3 ÚLTIMOS AVANCES Y NUEVOS RETOS EN BIOSENSORES
• PROGRAMA TEÓRICO (30 horas presenciales)
Programa de Biosensores
UNIDAD 1 INTRODUCCIÓN A LOS BIOSENSORES Objetivo 1, O5
Tema 1.1 ASPECTOS GENERALES DE LOS BIOSENSORES
Contenidos del tema:
1. Introducción al curso. Definición y visión histórica de los biosensores. 2. Características de unbiosensor. 3. Áreas de desarrollo y explotación de los biosensores.
Tema 1.2 PRINCIPIOS DE LA PRÁCTICA ANALÍTICA
Contenidos del tema:
1. Cuantificación de analitos. 2. Principios de la práctica analítica.
Programa de Biosensores
Tema 2.2 BIOMOLÉCULAS UTILIZADAS EN BIOSENSORES Y SUS MÉTODOS DE INMOVILIZACIÓN
Contenidos del tema:
1. Inmovilización y requisitos. 2.Métodos de inmovilización. 3. Inmovilización en dosdimensiones. 4. Inmovilización en tres dimensiones. 5. El proceso sol-gel.
Tema 2.3 BIOSENSORES ÓPTICOS
Contenidos del tema:
1. Radiación electromagnética y naturaleza ondulatoria: reflexión, refracción. 2. Fibra óptica. 3.Naturaleza corpuscular: absorción y fluorescencia. 4. Biosensores ópticos catalíticos 5. Biosensoresópticos de afinidad 6. Biosensores de Resonancia de onda evanescente.
UNIDAD 2 COMPONENTES DE UN BIOSENSOR Y CLASIFICACIÓN O1,O2,O3,O4,O6
Tema 2.1 CLASIFICACION DE LOS BIOSENSORES
Contenidos del tema:
1. Clasificación de los biosensores 2. Principios de Reconocimiento Molecular 3. Biosensoresbiocatalíticos 4. Biosensores de afinidad.
Programa de Biosensores
Tema 2.4 BIOSENSORES ELECTROQUÍMICOS
Contenidos del tema:
1. Principios de electroquímica. 2. Técnicas electroquímicas. 3. Biosensores electroquímicoscatalíticos.4. Biosensores de tercera generación. Biosensores electroquímicos de afinidad.
Tema 2.5 OTROS TIPOS DE BIOSENSORES: TÉRMICOS, PIEZOELÉCTRICOS, ETC.
Contenidos del tema:
1. Biosensores térmicos. 2. Biosensores piezoeléctricos. 3 Biosensores basados en micropalanca.
Contenidos del tema:
1. Introducción. 2. Interacción antígeno-anticuerpo. 3. Uso de anticuerpos en los ensayos4. Inmunoensayos. 5 Métodos de inmovilización de anticuerpos. 6. Inmunosensor según el tipo detransductor.
Tema 2.6 INMUNOSENSORES
Programa de Biosensores
Programa de Biosensores
Tema 3.1 CAMPOS DE APLICACIÓN DE LOS BIOSENSORES
Contenidos del tema:
1. Introducción. 2. Áreas de aplicación 3. Diagnóstico clínico 4. Análisis medioambiental. 5. Análisisagroalimentario.6. Otros campos de aplicación.
Tema 3.2 BIOSENSORES COMERCIALES Y ASPECTOS DE MERCADO
Contenidos del tema:
1. El biosensor de glucosa.2. Otros biosensores comerciales. 3. Aspectos de mercado.
UNIDAD 3 USO Y APLICACIONES DE LOS BIOSENSORES O4, O5, O6
Tema 3.3 ÚLTIMOS AVANCES Y NUEVOS RETOS EN BIOSENSORES
Contenidos del tema:
1. Últimos avances y nuevos retos.2. Miniaturización de dispositivos. 3. Nanobiosensores.
• PROGRAMA PRÁCTICO (30 horas presenciales)
Prácticas de laboratorio
Prácticas de Aula
8 prácticas de 2,5 horas (por parejas)Elaboración de informe (individual)
• Seminarios/Charlas con especialistas en el tema
• Exposición de trabajos
(20 horas)
(10 horas)
Programa de Biosensores
Unidad Didáctica I (1 práctica)
Unidad Didáctica II (5 prácticas)
Práctica 2. Preparación de matrices de sílice mediante el proceso sol-gel: inmovilización de colorantes y proteínas.
Prácticas de laboratorio
Práctica 1. Cuantificación de un analito en unadisolución mediante un método colorimétrico:Determinación espectrofotométrica de nitritos enagua.
Programa de Biosensores
Práctica 3. Cuantificación de un analito en disolución mediante un ensayoenzimático: Determinación espectrofotométrica de p-Nitrofenilfosfato.
Práctica 4. Desarrollo de un biosensor óptico: Biosensor para actividad de fosfatasaalcalina (Parte I)
Práctica 5. Desarrollo de un biosensor óptico: Biosensor para actividad de fosfatasaalcalina (Parte II)
Práctica 6. Desarrollo de un biosensor óptico: Biosensor para actividad de fosfatasaalcalina (Parte III)
Programa de Biosensores
Unidad Didáctica III (2 prácticas)
Práctica 7. Determinación de glucosa mediante un electrodo de oxígeno: comparación con el uso de glucómetros comerciales.
Práctica 8. Síntesis y estudio de nanopartículas de plata.
Programa de Biosensores
Prácticas de Aula
• Exposición de trabajos (individual)
Selección de un problema cuya resolución pueda facilitarse con el uso de un BIOSENSOR
Programa de Biosensores
Exposición trabajo
• Seleccionar un analito (especie que se quiere detectar/cuantificar)
• Explicar el analito (estructura, función, medio en el que se encuentra, concentración en laque se encuentra en dicho medio, etc.) y la importancia de su detección
• Describir el método o métodos utilizados habitualmente para su detección
• Hacer una búsqueda bibliografica sobre los biosensores que se han desarrollado hasta lafecha, para el análisis de dicho analito.
• Explicar el funcionamiento de los biosensores más representativos del analito y comentarsus ventajas y limitaciones, comparando con los métodos habituales
• Tiempo de exposición ∼ 20-25 min
Programa de Biosensores
Ejemplos de trabajos expuestos en el curso 2017/2018
Programa de Biosensores
3. BIBLIOGRAFÍA:
• LIBROS RECOMENDADOS
CHEMICAL SENSORS AND BIOSENSORS [ELECTRONIC RESOURCE] /
Eggins, Brian R.
Editorial: Chichester ; Hoboken, N.J. : J. Wiley, c2002.
RECOGNITION RECEPTORS IN BIOSENSORS [ELECTRONIC RESOURCE] /
Zourob, Mohammed.
Editorial: New York ; London : Springer, c2010.
BIOANALYSIS & BIOSENSORS IN AGRICULTURE SCIENCE [ELECTRONIC RESOURCE] /
Bansal, P. B.
Editorial: New Delhi : Gene-Tech Books, 2006.
revista Biosensor & Bioelectronics, (http://www.journals.elsevier.com/biosensors-and-bioelectronics/)
• ARTÍCULOS Y REVISIONES
Programa de Biosensores
4. EVALUACIÓN:
- 60% Examen final
- 20% Prácticas de laboratorio• Asistencia• Actitud en el laboratorio• Informe de prácticas
- 20 % Trabajo presentado
Es necesario sacar como mínimo un 3,5 en el examen para aprobar la asignatura
Programa de Biosensores
1. D. Martínez-Pérez , Maria L. Ferrer and C. R. Mateo. A Reagent Less Fluorescent Sol-Gel Biosensor for Uric AcidDetection in Biological Fluids.Anal. Biochem. 322:238-242. 2003.
2. I. Pastor, R. Esquembre, V. Micol, R. Mallavia and C.R. Mateo.A ready-to-use fluorimetric biosensor for superoxide radical using superoxide dismutase and peroxidase immobilized in sol–gel glasses.Anal. Biochem. 334:335-343. 2004
3. R. Esquembre, I. Pastor, R. Mallavia and C. R. Mateo. Fluorimetric detection of nitric oxide using 2,3-doiaminonaphthalene incorporated in β-cyclodextrin.J. Photochem Photobiol. A 173: 384-389. 2005.
4. Salinas-Castillo, A., Pastor, I., Mallavia, R., C.R. Mateo. Immobilization of a trienzymatic system in a sol-gel matrix: A new fluorescent biosensor for xanthine. Biosensors & Bioelectronics 24: 1053-1056. 2008.
5. M.J. Martinez-Tomé, R. Esquembre, R. Mallavia, C. R. Mateo.Immobilization and characterization of 2,3-diaminonaphthalene/cyclodextrin complexes in a sol-gel matrix: a new fluorimetric sensor for nitrite.J. Fluorescence 19: 119-125. 2009.
6. M.J. Martinez-Tomé, R. Esquembre, R. Mallavia, C. R. Mateo. Development of a dual-analyte fluorescent sensor for the determination of bioactive nitrite and selenite in water samples.
J Pharm Biomed Anal. 51: 484 – 489. 2010.
7. Pastor, I., Salinas-Castillo, A., Esquembre, R., Mallavia, R., C.R. Mateo. Multienzymatic system immobilization in sol-gel slides: Fluorescent superoxide biosensors development.Biosensors & Bioelectronics 25:1526-1529. 2010.
Biosensores desarrollados:
8. Kahveci, Z., Martínez-Tomé, M.J. , Mallavia, R. C.R. Mateo, Salinas-Castillo, A., Esquembre, R., Mallavia, R., C.R. Mateo. Fluorescent Biosensor for Phosphate Determination Based on Immobilized Polyfluorene-Liposomal Nanoparticles Coupled with Alkaline Phosphatase.ACS Appl. Mat. 2017