Desarrollo de plataformas electróquímicas para biosensado directo de analitos de relevancia alimentaria y clínica en muestras de elevada complejidad

Resumen

El objetivo principal de esta Tesis ha sido el desarrollo de plataformas electroquímicas para biosensado fiable de analitos de relevancia alimentaria y clínica en muestras de elevada complejidad. Para ello se han puesto a punto plataformas biosensoras de afinidad basadas en el empleo de partículas magnéticas (MBs) para la determinación de biomarcadores de seguridad alimentaria, y de sensores y biosensores enzimáticos que emplean recubrimientos poliméricos temporales para evitar procesos de ensuciamiento superficial o desnaturalización enzimática durante su incubación en medios biológicos complejos o con valores de pH extremos. Los problemas asociados con la seguridad alimentaria adquieren cada día mayor relevancia, como el desarrollo de alergias o las prácticas fraudulentas que, con el objetivo de obtener ganancias económicas, socavan la confianza de los consumidores y ponen en riesgo su salud. Con el objetivo de asegurar la máxima satisfacción y protección de los consumidores sensibilizados frente a alimentos alergénicos, en el marco de esta Tesis Doctoral se han desarrollado nuevas herramientas amperométricas que permiten la detección de alérgenos y adulteraciones alimentarias a diferentes niveles moleculares. Así se han desarrollado: i) plataformas inmunosensoras, basadas en el empleo de MBs como soportes sólidos y anticuerpos específicos para la determinación individual o multiplexada de las principales proteínas alergénicas de la leche (betalactoglobulina y alfalactoalbúmina), del cacahuete (Ara h 1 y Ara h 2) y del huevo (ovomucoide) y de IgGs bovinas, ovinas o caprinas, para la detección de adulteraciones en productos lácteos con leche o calostro del mismo o distinto origen animal; ii) plataformas genosensoras para la identificación de la presencia de avellana o de carne de caballo mediante la detección de fragmentos característicos del gen que codifica la proteína alergénica Cor a 9 (acoplada a una estrategia de PCR en tiempo reducido) o del ADN mitocondrial de caballo. Estas bioplataformas están basadas en el empleo de MBs, sondas sintéticas de oligonucleótidos, anticuerpos comerciales específicos a heterohíbridos de ARN y bioconjugados multienzimáticos para amplificar la respuesta electroquímica. Todas las plataformas desarrolladas han demostrado aplicabilidad exitosa para la determinación precisa y reproducible de los marcadores diana seleccionados directamente en muestras de leche o calostro, extractos proteicos o genéticos, lisados mitocondriales crudos o saliva humana. Debe destacarse que las plataformas electroanalíticas para alfalactoalbúmina, Ara h 2, ovomucoide, IgGs bovinas, ovinas y caprinas y carne de caballo son las primeras descritas hasta la fecha para la determinación de estos analitos de relevancia. En comparación con las metodologías empleadas comúnmente, las plataformas desarrolladas permiten la determinación de cacahuete y de huevo a niveles de traza, empleando protocolos más sencillos, menor tiempo de ensayo e instrumentación de coste más asequible y empleo en entornos descentralizados, características que las hacen particularmente atractivas para realizar determinaciones rutinarias en el punto de atención. Por otro lado, durante la estancia predoctoral disfrutada en el Grupo de Investigación del Prof. Joseph Wang de la Universidad de California San Diego se han desarrollado (bio)sensores electroquímicos de respuesta retardada con excelentes propiedades para el biosensado electroquímico directo, tras su incubación prolongada en medios biológicos complejos o desnaturalizantes. Estas estrategias se basan en el uso de formatos integrados modificados con recubrimientos poliméricos temporales, sensibles al pH y de disolución controlada. Los resultados derivados de estas investigaciones han permitido la publicación de 12 artículos de investigación, 2 de divulgación científica, y dos Patentes.