Diseño, caracterización y aplicación analítica de (Bio)sensores de fibra óptica para la determinación de CO(2), O(2) y metabolitos de interés clínico

Abstract

El trabajo desarrollado en la presente tesis doctoral, ha consistido en la construcción, evaluación y caracterización analítica de (bio)sensores de fibra óptica para la monitorización de analitos de interés medioambiental y clínico (co2, o2; colesterol y fosfolipidos), basados en el empleo de complejos metálicos luminiscentes de ru(ii). Estos compuestos presentan propiedades fotofísicas y fotoquímicas (e.g. grandes desplazamientos de stokes, longitudes de onda de excitación y emisión en el visible y largos tiempos de vida de emision, entre otras), muy adecuadas para su utilización como indicadores en la construcción de biosensores de fibra óptica. Se ha desarrollado un optodo que permite la determinación de co2, tanto en muestras gaseosas como en disolución, basado en un nuevo principio de medida, como es la transferencia protónica en el estado excitado del complejo tris(2-(2-pirazinil)tiazo))ru(ii), abreviadamente ru(pzth)32+; sensible al ph y/o co2. El optodo de co2 presenta ventajas fundamentales, en relación a otros dispositivos descritos anteriormente: (a) longitudes de onda analíticas en el visible; (b) grandes desplazamientos de stokes; (c) posibilidad de construir un sensor de fibra óptica basado en medidas de intensidad de emisión y/o tiempos de vida y, (d) empleo de un tampón hidrogenoftalato relativamente concentrado, que facilita la construcción del terminal sensible y mejora la reproducibilidad y estabilidad del sensor. El sensor se ha aplicado con éxito al análisis de co2 en fase gaseosa, asi como a la determinación del contenido de bicarbonato en muestras de agua mineral embotellada. Los biosensores de fibra óptica mas simples son aquellos basados en la generación o el consumo de una especie opticamente medible durante el proceso biocatalítico. Alternativamente, cuando no se cumple este principio, puede emplearse una reacción de transducción optoquimica que actua como mediadora entre el proceso enzimatido y el sensor óptico. En este sentido, los complejos metálicos de ru(ii) con ligandos poliazaaromaticos, cuya luminiscencia es desactivada por el o2 molecular, e.g. tris(4,7-difenil-1,10-fenantrolina)ru(ii), pueden emplearse como transductores ópticos de oxigeno en reacciones catalizadas por enzimas de tipo oxidasa (e.g. colesterol oxidasa, colina oxidasa, entre otras). Los biosensores ópticos obtenidos empleando dichos indicadores, se han caracterizado y aplicado a la determinación, en diversos tipos de muestras de los analitos correspondientes en cada caso (colesterol y fosfatidilcolina)