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Aplicaciones de Biosensores en La Industria Agroalimentaria - Gonzales Rumayor, Victor - 113 Pag
Aplicaciones de Biosensores en La Industria Agroalimentaria - Gonzales Rumayor, Victor - 113 Pag
Aplicaciones de Biosensores en La Industria Agroalimentaria - Gonzales Rumayor, Victor - 113 Pag
aplicaciones
d e b i o s e n s o re s
en la industria
a g ro a l i m e n t a r i a
vt
1
www.madrimasd.org
vt
vt
CONFEDERACIN EMPRESARIAL
DE MADRID - CEOE
vt
Vctor Gonzlez Rumayor
Esther Garca Iglesias
Olga Ruiz Galn
www.madrimasd.org
aplicaciones
d e b i o s e n s o re s
en la industria
a g ro a l i m e n t a r i a
CEIM
Direccin General de Universidades e Investigacin
Diseo: estudio de diseo fj martnez
Ilustraciones: Pilar Snchez Jorreto y Jorge Espejo Ruiz
Impresin: Elec Industria Grfica
Depsito Legal: M-2213-2005
Fecha: Enero 2005
5
9
13
PRESENTACIN
CAPTULO 1
Resumen ejecutivo
CAPTULO 2
Introduccin
2.1
2.2
19
CAPTULO 3
41
59
CAPTULO 4
4.1
nd ic e
CAPTULO 5
69
CAPTULO 6
77
CAPTULO 7
87
CAPTULO 8
93
CAPTULO 9
Aspectos de mercado
Casos prcticos
Resumen y conclusiones
Anexos
Anexo 1
Anexo 2
Anexo 3
113
118
119
(PG. 65)
CAPTULO 10
Referencias
Lista de abreviaturas
Glosario
PRESENTACIN
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
PRESENTACIN
CAPTULO 1
Resumen ejecutivo
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
10
Tanto el VI Programa Marco de la UE a travs de su Prioridad temtica de Calidad y
Seguridad de los alimentos, como el Plan Nacional de Ciencia y Tecnologa 2004-2007 a
travs de sus programas nacionales de Biotecnologa y Recursos y Tecnologas
Agroalimentarias, recogen la necesidad de desarrollar e implantar sistemas de control
encaminados a aumentar la seguridad y la calidad de los alimentos y a mejorar los
sistemas de trazabilidad. En ambos casos se define la prioridad de desarrollar mtodos
moleculares de deteccin, anlisis y diagnstico que sean rpidos, de alta sensibilidad
y que permitan rastreos automatizados para un amplio espectro de agentes que
amenazan la inocuidad de los alimentos. Por su parte, el borrador del IV PRICIT de la
Comunidad de Madrid recoge esta misma preocupacin mediante la definicin de lneas
de investigacin prioritarias de similares caractersticas en las reas de Biotecnologa y
Tecnologas Agroalimentarias. (4)
La tecnologa de biosensores, o quiz ms correcto, las tecnologas de biosensores han
experimentado un notable avance en los ltimos aos, debido fundamentalmente al
desarrollo de dispositivos aplicados al rea de biomedicina, que en el ao 1996
representaba el 92% (90% slo para deteccin de glucosa en sangre) del total del
Por ltimo se analizan los motivos del desfase existente entre el alto grado de
desarrollo cientfico y tecnolgico, y la todava escasa penetracin de estos
dispositivos en la industria agroalimentaria. Estas barreras no son de carcter
tecnolgico y responden, en trminos generales, a las caractersticas estructurales del
propio sector y a factores del entorno.
Este informe pretende, en fin, acercar a la industria agroalimentaria los ltimos
avances cientficos y desarrollos tecnolgicos en materia de biosensores, con el
objetivo de facilitar su incorporacin a los procesos productivos e involucrar a la
propia industria en el diseo y desarrollo de nuevas aplicaciones.
Por otra parte se pretende evaluar el potencial cientfico-tecnolgico a travs del mapa
de los grupos de investigacin de la Comunidad de Madrid y del anlisis de los
proyectos de investigacin europeos del V Programa Marco y del Plan Nacional de
Ciencia y Tecnologa 2000-2003, as como de las patentes ms relevantes. Como
resultado de este anlisis se infiere que la Comunidad de Madrid presenta un enorme
potencial cientfico e investigador en el rea de biosensores, con grupos de
investigacin enormemente competitivos que ya se encuentran trabajando en el sector
agroalimentario.
11
CAPTULO 2
Introduccin
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
14
15
CAPTULO 2 Intrtoduccin
Elemento de
reconocimiento
Analito
Otros componentes
de la muestra
2.1
Clasificacin
de Biosensores
Como indica la siguiente tabla estos dispositivos pueden clasificarse en funcin de: el
tipo de interaccin que se establece entre el elemento de reconocimiento y el analito;
el mtodo utilizado para detectar dicha interaccin; la naturaleza del elemento de
reconocimiento; o del sistema de transduccin.
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
16
Tipo de interaccin
Biocataltica.
Bioafinidad.
Elemento de reconocimiento
Enzima.
Orgnulo, tejido o clula completa.
Receptor biolgico.
Anticuerpo.
cidos nucleicos.
PIM, PNA, aptmero.
Deteccin de la interaccin
Directa.
Indirecta.
Sistema de transduccin
Electroqumico.
ptico.
Piezoelctrico.
Termomtrico.
Nanomecnico.
2.2
Caractersticas
de Biosensores
17
CAPTULO 2 Intrtoduccin
Tiempo de vida largo que no obligue al empleo del dispositivo tras un corto perodo
desde su fabricacin ni a sustituciones frecuentes del mismo si est integrado en la
lnea de produccin de una industria. La estabilidad qumica, fsica y mecnica del
elemento de reconocimiento condiciona su duracin. Los componentes biolgicos por
su propia naturaleza cuentan con una vida media limitada pero las nuevas
alternativas basadas en molculas biomimticas no presentan este inconveniente.
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
18
CAPTULO 3
Tecnologas de Biosensores
3.1
Tipo de Interaccin
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
20
3.1.1.1 Enzimas
Las enzimas son protenas que catalizan reacciones qumicas en los seres vivos. En una
reaccin catalizada por una enzima se produce una unin del sustrato en una regin
concreta de la enzima denominada centro activo, que comprende un sitio de unin y un
sitio cataltico. Una vez formados los productos la enzima se recupera pudiendo
comenzar un nuevo ciclo de reaccin. En ocasiones puede ser necesaria la presencia de
cofactores para que la enzima pueda regenerarse y estar activa de nuevo.
La actividad enzimtica est controlada normalmente por el pH, la fuerza inica, la
temperatura y la presencia de cofactores. La estabilidad de las enzimas es un factor
limitante para el tiempo de vida de un biosensor de tipo enzimtico y se utilizan
distintas tcnicas para aumentarla, como estabilizacin qumica y/o inmovilizacin.
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
22
membranas internas pueden utilizarse como biosensores para detectar este tipo de
compuestos. (9)
3.1.1.4 Tejidos
Existen determinados tejidos vegetales que debido a su funcin fisiolgica en el
organismo son una fuente de determinadas enzimas o sistemas enzimticos.
Pueden utilizarse distintos tejidos como hojas, races, frutas o semillas, en rodajas o
bien en forma de homogeneizados. Suelen ir asociados a transductores electroqumicos.
(10)
Algunos ejemplos que aparecen en la literatura cientfica son la utilizacin de rodajas
de patata (ricas en la enzima polifenol oxidasa) junto con electrodos de oxgeno para
la determinacin de mono y polifenoles (9), o de homogeneizados del hongo Agaricus
bisporus para la determinacin de alcohol. (11)
La utilizacin de orgnulos, clulas completas o tejidos vegetales en biosensores posee
varias ventajas e inconvenientes comparada con la utilizacin de enzimas o sistemas
enzimticos aislados.
23
Bajo coste.
Evitan procesos de extraccin y purificacin de enzimas.
No requieren la adicin de cofactores para la regeneracin enzimtica.
Simplicidad de construccin.
Elevada estabilidad.
Vida til larga.
Elevada actividad.
Inconvenientes
Baja sensibilidad.
Respuesta lenta.
Limitada selectividad.
Ventajas
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
3.1.2.1 Anticuerpos
Un anticuerpo es una protena que se une de manera selectiva a una molcula
complementaria denominada antgeno, que en este caso corresponde al analito. La
mayor parte de los biosensores de bioafinidad se basan en reacciones de unin de
antgenos a anticuerpos especficos.
La deteccin de cada antgeno requiere la produccin de un anticuerpo particular, su
aislamiento y en ocasiones su purificacin. Pueden utilizarse anticuerpos monoclonales
o policlonales. Los anticuerpos policlonales son poblaciones complejas de anticuerpos
formadas por distintos tipos de anticuerpos que reconocen diferentes regiones del
antgeno, mientras que los monoclonales son molculas idnticas y poseen la misma
especificidad. Los anticuerpos policlonales poseen mayor sensibilidad y menor
3.1.2.2 Receptores
En las membranas celulares existen distintos receptores moleculares y protenas de
unin que pueden aislarse e inmovilizarse en diferentes superficies y utilizarse como
elementos de reconocimiento asociados a diversos transductores.
Pueden utilizarse para determinar compuestos txicos que ejercen su accin en los
organismos mediante la unin a dianas especficas como el caso de los ganglisidos
que se utilizan como receptores para detectar la toxina colrica (17).
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
3.1.2.4 Lectinas
Las lectinas son un grupo de protenas que se unen de manera selectiva y reversible a
distintos sacridos, como los oligosacridos que se encuentran en las paredes celulares
bacterianas. Son molculas de reconocimiento fcilmente disponibles y econmicas que
pueden asociarse a distintos transductores como transductores piezoelctricos o de
resonancia de plasmones superficiales.
26
27
Los monmeros funcionales que interaccionan con el analito y para cuya eleccin
debe considerarse la naturaleza qumica del mismo (cida, bsica, ion metlico) y los
monmeros de entrecruzamiento que contribuyen a estabilizar la estructura del
polmero.
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Inconvenientes
Tecnologa en desarrollo en el mbito de los biosensores.
En general, las constantes de afinidad son bajas, es decir, que la tendencia del analito y del
PIM a unirse es pequea. Esto implica mayores tiempos de anlisis.
Requiere altas concentraciones de molcula molde.
El procedimento de sntesis de los PIMs conlleva mltiples etapas y resulta laborioso.
Adems hay prdidas de material til y se obtienen redes con una distribucin poco
homognea de los puntos de unin.
Dificultad para operar en medios acuosos porque no se produce el reconocimiento
del analito. (17)
3.1.2.7 Aptmeros
Un aptmero es una secuencia de oligonucleticos (ADN o ARN) de cadena sencilla
sintetizada artificialmente, capaz de reconocer diversas molculas diana con una
afinidad y especificidad elevadas.
28
Estas molculas biomimticas se asemejan a los anticuerpos. Se pliegan en el espacio y
adquieren una conformacin con determinadas regiones a las que puede unirse el analito.
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS APTMEROS COMO ELEMENTOS DE RECONOCIMIENTO
Ventajas
Mayor estabilidad en comparacin con los elementos biolgicos.
Inmovilizacin sencilla sobre las superficies.
Produccin a gran escala con un coste bajo.
Inconvenientes
Constantes de afinidad pequeas.
a la de estos cidos. Estn formados por un esqueleto de monmeros (N-2-aminoetilglicina) unidos por enlaces peptdicos con bases nitrogenadas pricas y pirimidnicas. A
diferencia de los cidos nucleicos, los PNAs no contienen pentosas ni grupos fosfato.
La principal ventaja de estas molculas biomimticas frente a sus anlogos naturales es
su gran afinidad para establecer enlaces con cadenas de ADN. La falta de repulsin
electrosttica entre ellas hace que dichos enlaces sean ms fuertes que los existentes
entre dos hebras de ADN.
Este elemento de reconocimiento se utiliza en la deteccin de microorganismos
patgenos junto a transductores pticos de tipo SPR. (18)
La tabla 2 recoge las principales ventajas e inconvenientes de los elementos de
reconocimiento ms utilizados en biosensores, es decir, enzimas en el caso de los
biosensores de tipo biocataltico, y anticuerpos en el caso de los biosensores de
bioafinidad.
29
ENZIMAS
Ventajas
ANTICUERPOS
Ventajas
Elevadas sensibilidad y especificidad.
Estabilidad qumica.
Afinidad variable.
Respuesta rpida.
Bajo coste.
Inconvenientes
Difcil regeneracin.
Requieren contacto directo con la muestra.
En ocasiones requieren marcaje.
No amplifican la seal.
No existe consumo del analito por lo que se
saturan (rango de operacin de concentracin
estrecho).
No permiten detectar sustancias desconocidas.
Elevada sensibilidad.
Respuesta rpida.
Autorregenerables.
Permiten monitorizacin continua.
No requieren pasos de lavado.
Gran variedad de enzimas disponibles.
Permiten detectar txicos desconocidos
que inhiben enzimas.
Permiten amplificar seales.
Diseo sencillo.
Fcil construccin.
Bajo coste.
Manejo sencillo.
Inconvenientes
3.2
Tcnicas de Inmovilizacin
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Descripcin
Matriz
Ventajas
Inconvenientes
Adsorcin fsica
Celulosa.
Gel de slice.
Colgeno.
Hidroxiapatita.
Acetato.
Sencilla.
Bajo coste.
Matriz regenerable.
Sin modificaciones
en ER.
Atrapamiento
Retencin fsica
del ER en las
cavidades interiores
de la matriz.
Geles: agar,
nylon, almidn,
poliacrilamida.
Matrices
electrdicas
compositas rgidas:
grafito-tefln o
grafito-resina epoxi.
Sencilla.
Bajo coste.
Se necesita poca
cantidad de ER.
Sin modificaciones
en ER.
Proximidad entre
ER y el transductor.
Unin dbil.
Control estricto
de la polimerizacin
de la matriz.
No regenerable.
Entrecruzamiento
Uniones
irreversibles
de los ER entre s
mediante reactivos
funcionales.
Reactivos:
Glutaraldehdo
Hexametilen-diisocianato, 2,4dinitro-benceno.
Coste moderado.
Estable en
condiciones
extremas. Mnima
prdida de ER.
Tratamiento con
sustancias qumicas
txicas.
No regenerable.
Manipulacin
sencilla.
Estable en
condiciones
extremas.
Alteracin del ER
(centro activo en enzimas).
Inadecuado para ERs muy
sensibles (pH, temperatura)
No regenerable.
Tratamiento con sustancias
qumicas txicas.
Coste elevado.
30
3.3
Sistema de Transduccin
31
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Transductor
electroqumico
32
Tipo de medida
Ventajas
Inconvenientes
Conductmetro
Variacin de
conductividad
del medio.
Potenciomtrico
Diferencia de
potencial elctrico.
Amperomtrico
Corriente generada
por la reduccin u
oxidacin de especies
electroactivas.
Pequeos y robustos.
Sensibles.
Rpidos.
Econmicos.
Fcil para ensayos
de campo.
Impedimtrico
Incremento de
conductancia.
Inconvenientes
Es necesaria la utilizacin de electrodos de referencia (excepto en los conductimtricos).
33
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
34
Existe otro tipo de transductores pticos que se basa en las interacciones que ocurren
en la interfase entre una superficie en la que se encuentra el elemento de
reconocimiento y la disolucin en la que se encuentra el analito. La superficie suele ser
un prisma de cristal recubierto con una capa de oro o plata. Cuando esta interfase se
ilumina con un rayo de luz, se producen cambios en el ngulo de resonancia. Se
diferencian transductores de resonancia de plasmones superficiales y de resonancia de
espejos.
realizar medidas directas en tiempo real, sin marcaje, as como el anlisis de muestras
complejas sin purificacin previa. (8)
Puede utilizarse tambin con marcaje con molculas fluorescentes. Esto presenta como
ventaja una mejora en la sensibilidad relativa por la reflexin total interna de
fluorescencia.
La instrumentacin que requiere este tipo de anlisis es un sensor, un detector de SPR,
software para el control y tratamiento de datos y un sistema para introducir los
reactivos y analitos en la superficie del sensor.
35
FIGURA 5.- Biosensor de resonancia de plasmones superficiales. El ngulo de luz incidente que excita
a los plasmones de superficie vara en funcin de la concentracin de analito que interacciona con el
elemento de reconocimiento.
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Ventajas
Inconvenientes
Optrodos
(Fibra ptica)
Flexibilidad.
Bajo coste.
Anlisis in situ remoto.
Anlisis en tiempo real.
Fcil miniaturizacin.
Requiere marcaje.
Seal proporcional a la cantidad de analito.
Vida limitada del componente biolgico.
Fciles de usar.
Deteccin directa.
Deteccin en tiempo real.
Elevada sensibilidad.
Muestras sin purificar.
Sensibles a temperatura.
Ineficaz para diluidos
(requiere preenriquecimiento).
Ineficaz para pequeo tamao.
Elevado coste. (21)
(SPR)
Resonancia
de plasmones
superficiales
(SPR)
Resonancia Mayor sensibilidad
de espejos que SPR.
Onda
evanescente
(EW)
Detecin directa,
rpida y selectiva
del analito.
Requiere marcaje.
37
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
38
Presentan como inconveniente que pueden existir prdidas de calor por irradiacin,
conduccin o conveccin.
39
Trabajos recientes han mostrado que esta tcnica puede detectar errores de hibridacin
de una sola base en oligonucletidos y pequeos contenidos de protenas antignicas
con gran sensibilidad (24). Actualmente estos dispositivos se estn desarrollando para
detectar mutaciones y polimorfismos en genes humanos as como para la deteccin de
contaminantes en aguas con alta sensibilidad.
en la industria agroalimentaria
vt aplicaciones de biosensores
40
CAPTULO 4
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Seguridad alimentaria
Compuesto xenobiticos
Aditivos.
Frmacos.
Plaguicidas y fertilizantes.
Otros contaminantes (dioxinas, PCBs,
HAPs, metales pesados)
Biotoxinas
Toxinas bacterianas.
Micotoxinas.
Toxinas marinas.
Vida til
Polifenoles y cidos grasos (enranciamiento).
Azcares y cidos orgnicos (madurez).
Aminas bigenas (ndice de frescura).
Microorganismos patgenos
Virus.
Bacterias.
Protozoos.
Compuestos aromticos
Alina (ajo y cebolla).
Control de procesos
42
Calidad alimentaria
Otras aplicaciones
OMGs.
Ciclo reproductivo animal.
4.1
Seguridad Alimentaria
43
De momento, son pocos los ejemplos de biosensores aplicados a este campo. Se han
identificado dispositivos para el anlisis de edulcorantes artificiales, aspartamo y
sorbitol, y de conservantes, cido benzico y sulfitos. En el primer caso se trata de
sustancias con efecto laxante cuando se ingieren en grandes cantidades. Al mismo
tiempo, el aspartamo contiene fenilalanina un aminocido que los enfermos
fenilcetonricos son incapaces de metabolizar y acumulan en el organismo.
Sistema de reconocimiento
(una o varias clases de enzimas)
Biocataltica
Biocataltica
Biocataltica
Biocataltica
Amperomtrico
Amperomtrico
Biocataltica
Amperomtrico
Tirosinasa
Amperomtrico
Sulfitos (7)
Sulfito oxidasa
Amperomtrico
Analito
Aspartamo (25)
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Sorbitol (26)
44
Biocataltica
Sistema de transduccin
Amperomtrico
Amperomtrico
4.1.2 Frmacos
El uso de frmacos para el tratamiento de animales, tanto con fines teraputicos como
con fines de promocin del crecimiento est muy extendido en ganadera. Como
consecuencia de este uso, pueden aparecer residuos en los alimentos de origen animal,
de ah el inters en su deteccin, tanto en los animales vivos, como en las canales o
en los productos derivados de los mismos (leche, huevos, miel, etc.). Los mtodos
tradicionales de cribado de muestras para detectar estos frmacos en ocasiones no
tienen suficiente sensibilidad, y los mtodos ms actuales como cromatografa y
espectrometra de masas requieren personal cualificado. (5)
Los biosensores desarrollados para la deteccin de este tipo de compuestos son
principalmente biosensores de bioafinidad, combinados con transductores pticos de
tipo SRP. En la tabla 8 se recogen algunos de los biosensores de resonancia de
plasmones superficiales desarrollados en los ltimos aos para la deteccin de
antibiticos y promotores del crecimiento.
Tejido
Referencias
Levamisol
Hgado y leche
Crooks, et al (28)
Sulfonamidas
Suero de pollo
Haasnoot, et al (29)
Penicilina G
Leche
Gustavsson, et al (30)
Nicarbacina
Hgado y huevos
McCarney, et al (31)
Aminoglucosidos
Leche desnatada
Haasnoot, et al (32)
Cloranfenicol
Leche
Gaudin, et al (33)
Sulphametacina
Orina
Akkoyun et al (34)
Residuos de -agonistas
Hgado
Traynor, et al (35)
45
Elemento de
reconocimiento
Sistema de
transduccin
Paration
Biocataltica
Paration hidrolasa
Amperomtrico
Biocataltica
Acetilcolinesterasa
Fibra ptica
Diazinn y diclorvs
Biocataltica
Tirosinasa
Amperomtrico
Paraoxn
Biocataltica
Fosfatasa alcalina
ptico
DDT (24)
Bioafinidad
Anticuerpo
Nanomecnico
Terbutilazina (38)
Bioafinidad
Anticuerpo
LAPS
Atrazina
Bioafinidad
Anticuerpo
Amperomtrico
Atrazina y 2, 4-D
Bioafinidad
PIMs
Electroqumico
Nitrato
Biocataltica
Nitrato reductasa
Amperomtrico
Nitrito
Biocataltica
Nitrito reductasa
ptico
Fosfato
Biocataltica
Analito
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Plaguicidas
Fertilizantes
46
Contaminantes orgnicos
Precursos de dioxinas* (41) Bioafinidad
Anticuerpo
SPR
PCBs
Bioafinidad
Anticuerpo
Electroqumico
Fibra ptica
HAPs
Bioafinidad
Anticuerpo
Electroqumico
BETX
Biocataltica
E. coli recombinante
ptico
Compuestos fenlicos**
Biocataltica
Tirosinasa
Amperomtrico
Cobre y mercurio
Biocataltica
Spirulina subsalsa
Amperomtrico
Cobre
Biocataltica
Saccharomyces cerevisiae
recombinante
Amperomtrico
Cadmio y plomo
Biocataltica
ptico
Colinesterasas
Electroqumico
Biocataltica
Ureasa
ptico
Cobre y mercurio
Biocataltica
Glucosa oxidasa
Amperomtrico
Metales pesados
* 2,4-diclorofenol.
** Fenol, catecol, p-cresol, p-clorofenol, dopamina, p-metoxifenol y 1,4-benzoquinona.
Sistema de
reconocimiento
Sistema de
transduccin
Oxalato
(espinacas, t, fresas)
Biocataltica
Oxalato oxidasa
Amperomtrico
Amigdalina
(almendras amargas)
Biocataltica
-blucosidasa y otras
Amperomtrico
Potenciomtrico
Glucoalcaloides
Biocataltica
Colinesterasas
Potenciomtrico
Del cacahuete
Bioafinidad
Anticuerpo
SPR
De la avellana
Bioafinidad
Anticuerpo
SPR
Gluten
Bioafinidad
Anticuerpo
Electroqumico
ptico
Piezoelctrico
Analito
Antinutrientes
47
Alrgenos
4.1.6 Biotoxinas
En los alimentos pueden aparecer toxinas que pueden relacionarse con cuadros de
intoxicacin alimentaria. Estas toxinas pueden proceder del crecimiento de bacterias,
de hongos (micotoxinas) o por contaminacin de productos de origen marino
(ficotoxinas). Al igual que ocurre con los patgenos de alimentos es necesario un
conocimiento rpido de su presencia en los alimentos con el fin de conseguir una
proteccin del consumidor adecuada.
La mayor parte de estas toxinas son compuestos de naturaleza proteica y su anlisis
suele ser complejo, ya que su deteccin y caracterizacin suele implicar procesos de
extraccin y purificacin que requieren tiempos relativamente largos e incluso ensayos
en animales, como el ensayo de ratn. Los biosensores podran ser una alternativa ya
que no es necesaria la purificacin de los compuestos.
Aptmero
Sistema
de transduccin
Referencia
Enterotoxina A
estafiloccica
Anticuerpos
Onda evanescente
Rasooly, et al (45)
Enterotoxina B
Anticuerpos
SPR
Fibra ptica
Piezoelctrico
Toxina A de
Clostridium
botulinum
Anticuerpos
Fibra ptica
(6)
Toxina colrica
Anticuerpos
Receptores
(gangliosidos)
QCM
Onda evanescente
Enterotoxina
Anticuerpos
termolbil de E. coli
QCM
Micotoxinas de
Anticuerpos
Fusarium y
Aspergillus
(zearalenona, DON
fuminisina B1 y
aflatoxin B1)
SPR
Fumonisina
Anticuerpos
SPR
Aflatoxinas
Anticuerpos
Toxina
Bacteriano
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Origen
Fngico
48
Marino
Electroqumico
cido okadoico
QCM
Electroqumico
Anticuerpos
cido okadoico,
Anticuerpos
brevetoxina, cido
domoico y
tetrodotoxina
49
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Adems de las bacterias patgenas las tecnologas de los biosensores se aplican a otros
agentes infecciosos entre los que se incluyen los virus que afectan a cultivos y ganado
as como ciertos parsitos entricos (protozoos) transmitidos por las aguas de riego
contaminadas. En la tabla 13 se muestran algunos de ellos.
50
Elemento
de reconocimiento
Electroqumico
Anticuerpos
Light-addresable
potentiometric sensor
(LAPS)
Anticuerpos
Impedimtrico
Microorganismo
Anticuerpos,
receptores
protena A
Anticuerpos
Nanoelectromecnico
Anticuerpos
E. coli 0157:H7
SPR
Anticuerpos
Resonancia de espejos
Anticuerpos
S. aureus
Bioluminiscencia
FIA (Fluorescent
immunoassays)
Anticuerpos
Interferometra ptica
Anticuerpos
Salmonella typhimurium
Fibra ptica
Anticuerpos
Tipo de
interaccin
Elemento de
reconocimiento
Sistema de
transduccin
Bioafinidad
Anticuerpo
Piezoelctrico
Bioafinidad
Anticuerpo
Piezoelctrico
Bioafinidad
Anticuerpo
ptico
Bioafinidad
Anticuerpo
SPR
Cryptosporidium (60)
Bioafinidad
Oligonucletido
Electroqumico
Piezoelctrico
Cryptosporidium y Giardia
Bioafinidad
Anticuerpo
Onda
evanescente
Virus
Protozoos
51
4.2
Calidad Alimentaria
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
La calidad alimentaria se puede entender como aquellos factores que diferencian los
productos de acuerdo con sus caractersticas organolpticas, de composicin o con sus
propiedades funcionales.
El anlisis de la composicin de los alimentos permite caracterizarlos y comprobar si
contienen las cantidades que se requiere de los distintos componentes, tanto para
aquellos que se encuentran de manera natural en los alimentos como para otros
compuestos que se aaden para su enriquecimiento, como es el caso de algunas
vitaminas o minerales.
A continuacin se muestra la tabla 14 en la que se recogen los distintos biosensores
desarrollados para evaluar la composicin de los alimentos incluyendo aquellos que se
utilizan para evaluar la presencia y contenido de componentes normales del alimento
(contenido en etanol, glucosa, almidn) y de otros que se aaden como vitaminas,
aminocidos, etc.
TABLA 14. Biosensores aplicados a la evaluacin de la calidad de los alimentos
52
Elemento de
reconocimiento
Sistema de
transduccin
Glucosa oxidasa
Amperomtrico
Fructosa
Fructosa deshidrogenasa
Amperomtrico
Lactosa
Leche
-galactosidasa
Amperomtrico
Lactato
Sidra y vino
Transaminasa y lactato
deshidrogenasa
Amperomtrico
Lactulosa
Leche
Fructosa deshidrogenasa
y -galactosidasa
Amperomtrico
Almidn
Harina de trigo
L-aminoacidos
Aminocido oxidasa
L-glutamato
Glutamato oxidasa
Amperomtrico
L-lisina
Leche y pasta
Lisina oxidasa
Amperomtrico
L-malato
Malato deshidrogenasa
y otras
Amperomtrico
Etanol
Alcohol oxidasa
Amperomtrico
Glicerol
Vino
Glicerofosfato oxidasa
y glicerolquinasa
Amperomtrico
Analito
Matriz
Glucosa
Amperomtrico
Analito
Matriz
Elemento de
reconocimiento
Sistema de
transduccin
Catecol
Cerveza
Polifenol oxidasa
Amperomtrico
Colesterol
Colesterol oxidasa
y peroxidasa
Amperomtrico
cido ctrico
Amperomtrico
cido flico
Alimentos fortificados
Anticuerpos
SPR
Biotina y folatos
Anticuerpos
SPR
Lecitina
Fosfolipasa D y colina
oxidasa
Electroqumico
53
El ndice de frescura se relaciona con la calidad sanitaria del alimento, ya que los
alimentos sirven como medio de crecimiento para distintos microorganismos, que
pueden ocasionar toxiinfecciones alimentarias o desarrollar toxinas. Por tanto, un
ndice de frescura bajo indica una mayor probabilidad de crecimiento microbiano y una
menor seguridad del alimento.
Matriz
Elemento de
reconocimiento
Sistema de
transduccin
Polifenoles
Aceite de oliva
Tirosinasa
Amperomtrico
cidos grasos
de cadena corta
Leche y derivados
Lipasa
Electroqumico
Amperomtrico
Aminas
Pescado
Diamina oxidasa
Amperomtrico
Aminas bigenas
Pescado
Amperomtrico
Histamina
Pescado
Amina oxidasa
Amperomtrico
Hipoxantina
Pescado
Xantina oxidasa
Amperomtrico
Aminas
Frutas y verduras
Diamina oxidasa
Poliamina oxidasa
Amperomtrico
Carne
Xantina oxidasa
Carne
Enzimtico
Amperomtrico
Glucosa
Frutas
Glucosa oxidasa
Electroqumico
Sacarosa
Frutas
Invertasa, mutarotasa
y glucosa oxidasa
Electroqumico
Isocitrato
Frutas
Isoctrico deshidogenasa
Potenciomtrico
Anticuerpos
Electroqumico
Analito
Evaluacin del
enranciamiento
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
ndice de frescura
cido lctico
Evaluacin
de la madurez
54
Evaluacin
del deterioro
2,4,6-tricloroanisol Vino
4.3
Control de Procesos
55
Tipo
de interaccin
Elemento de
reconocimiento
Sistema de
transduccin
Glucosa
Biocataltica
Glucosa oxidasa
Amperomtrico
Lactosa
Biocataltica
Lactulosa
Biocataltica
Etanol
Biocataltica
Alcohol deshidrogenasa
Gluconobacter oxydans
Amperomtrico
Glicerol
Biocataltica
Gliceroquinasa y glicerol-3-P-oxidasa
Amperomtrico
L-lisina
Biocataltica
Lisina oxidasa
Amperomtrico
cido lctico
Biocataltica
Lactato oxidasa
Amperomtrico
Analito
Azcares
Alcoholes
Otros
TABLA 16. Compuestos monitorizados en tiempo real mediante las tecnologas de los biosensores. (7)
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
A pesar de todo, esta tecnologa ve limitado su uso en el control de procesos por varios
motivos. El corto tiempo de vida de los sensores enzimticos, la necesidad de
calibrarlos con frecuencia, la falta de una respuesta fiable a diferentes concentraciones
o con condiciones variables en el medio son algunos de ellos. (65)
56
4.4
Otras Aplicaciones
CAPTULO 5
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
60
5.1
Miniaturizacin
61
5.2
Regeneracin
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
62
5.3
Multi-Anlisis
63
5.4
Molculas Biomimticas
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
64
5.5
65
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Inconvenientes
66
Inconvenientes
Se trata de una tecnologa en desarrollo sobre la que se desconocen algunos aspectos como
qu parmetros influyen en cada una de las etapas de preparacin de la monocapa.
Resulta bastante complicado depositar la misma cantidad de elementos de reconocimiento
en cada transductor; esto supone que los biosensores comerciales no seran totalmente
homogneos.
unidas directamente a un soporte slido (solid supported bilayer lipid membranes o sBLMs). Cuentan con una SAM de alcanotioles y/o tiolpidos adsorbida sobre la superficie
del transductor ms una monocapa lipdica que interacciona con ella.
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Con respecto a la baja conductividad inica se trabaja con molculas voluminosas que se
fijan al soporte, por un extremo, y a la bicapa lipdica mediante enlaces covalentes, por
el otro. Esta disposicin (tethered bilayer lipid membranes o t-BLMs) crea un pequeo
espacio entre la superficie slida y la membrana que sirve de reservorio acuoso. Gracias a
l, la corriente de iones generada por la interaccin entre el elemento de reconocimiento
y el analito puede alcanzar con facilidad el sistema de transduccin. (73)
68
CAPTULO 6
Aspectos de Mercado
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
70
7300 M $
Mercado mundial de biosensores. Las tecnologas desarrolladas para satisfacer las necesidades de
cada uno de los mercados en los cuatro sectores de implantacin, son rpidamente transferidas de
forma horizontal de un sector a otro. El resultado es un mercado global en continua expansin
cifrado en la actualidad en 7300 millones de dlares.
Entre los primeros, cabe destacar en primer lugar la inercia metodolgica del sector,
especialmente caracterstica en el caso de transferencia horizontal de tecnologas de un
sector a otro.
Las tcnicas analticas convencionales satisfacen hasta el momento la prctica
totalidad de las necesidades del sector, en ocasiones con equipamientos enormemente
sofisticados y caros, cuya amortizacin queda justificada en trminos de aumento de la
seguridad alimentaria y de los procesos productivos.
En estos casos la inercia metodolgica se agrava especialmente, sobre todo si
consideramos que los biosensores, si bien pueden ser multianlisis, no son tecnologas
de carcter generalista que permitan el anlisis de amplios espectros de compuestos
como ocurre en el caso de cromatografas, espectrometras de masas, etc.
Pese a todo ello, es de esperar una creciente penetracin en el mercado de estos
dispositivos como elementos de discriminacin previa, sobre todo en aquellos casos en
los que la trazabilidad del alimento lo demanda, ya sea por motivos legales o por
motivos de seguridad de los distintos eslabones de la cadena alimentaria.
71
Este fenmeno redunda en un uso extendido de la tecnologa, con un abaratamiento de
los costes de produccin, que a medio plazo resulta en la ampliacin de su uso en los
protocolos analticos de rutina. El fenmeno es similar al que ocurriera para el caso de
los biosensores de glucosa aplicados a salud humana, en los que la generalizacin del
uso como mecanismo de autocontrol en pacientes diabticos, extendi su aplicacin a
los protocolos analticos hospitalarios y de atencin primaria en pases como Japn.
Por otro lado, como se puede apreciar en la tabla 17, la mayora de las empresas que
desarrollan y comercializan biosensores aplicados a la industria agroalimentaria, no
provienen del campo de la instrumentacin analtica especfica de este sector. En
general, se trata de empresas dedicadas a la biotecnologa, con fuerte implantacin en
el sector biosanitario y/o medioambiental. Por tanto, su capacidad de penetracin en
los canales de distribucin especficos del sector agroalimentario es todava dbil, y su
experiencia en la comercializacin escasa.
No obstante, algunas grandes empresas dedicadas al control de la seguridad y calidad
alimentaria, van incorporando de forma progresiva la tecnologa de biosensores a su
Se espera, por tanto, que la actual demanda del mercado vaya aumentando
progresivamente, de forma que se incremente la todava deficiente capacidad de
absorcin del sector agroalimentario de esta tecnologa. Ello redundara en un
abaratamiento de costes, de forma similar a como ya ocurriera con los biosensores
diseados para diagnstico clnico, en los que el precio de venta al pblico puede
llegar a ser incluso inferior al euro (glucosa).
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
72
Los factores que denominamos ambientales son de tipo normativo. Hacen referencia a
aquellos casos en los que la legislacin especifica los protocolos a seguir para el
anlisis de determinados compuestos con referencia explcita al equipamiento que se
ha de utilizar (por ejemplo el RD 604/2003 referente a los mtodos de anlisis de
dioxinas y PCBs). Este hecho dificulta la implementacin de estas tecnologas en la
industria, que ve como, pese a ser potentes instrumentos de anlisis , no estn
recogidos en la legislacin. Esta situacin va cambiando despacio, y algunas nuevas
normativas slo recogen la exactitud, la precisin y el lmite de deteccin que debe
reunir el mtodo analtico sin especificar la instrumentacin. Este es el caso del RD
140/2003 sobre criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano.
Por otra parte, la legislacin actual no es, en general, especialmente exigente en
cuanto a la periodicidad de los controles que la industria debe realizar para detectar
agentes que amenacen la inocuidad de los alimentos. Sin embargo, las cada vez
mayores exigencias en cuanto a seguridad alimentaria hacen prever que se har cada
vez ms necesaria una mayor frecuencia en los controles higinico-sanitarios de los
sistemas productivos, y que por tanto la demanda de este tipo de dispositivos ir
aumentando progresivamente.
A continuacin se describen algunas de las empresas que hemos elegido como ms
representativas cuya actividad se centra en la fabricacin y/o comercializacin de
biosensores especialmente diseados para la industria agroalimentaria. El resto de las
empresas y sus productos con su correspondiente aplicacin se reflejan en la tabla 17.
AFFINITY SENSORS
Affinity Sensors es una empresa del Reino Unido que comenz a investigar en 1987, en
colaboracin con GEC-Marconi y el Instituto de Biotecnologa de la Universidad de
Cambridge, en la resonancia de espejos, obteniendo como resultado de esta
colaboracin una nueva tecnologa denominada IAsys.
IAsys permite un anlisis de las interacciones biomoleculares en tiempo real sin
marcaje para la determinacin de perfiles cinticos, reconocimiento molecular y
determinacin de concentracin de analitos.
BIACORE AB
Biacore es una empresa sueca lder en la deteccin y monitorizacin de uniones
biomoleculares mediante la tecnologa de Resonancia de Plasmones Superficiales (SPR)
con aproximadamente un 90% del mercado mundial. Biacore desarrolla, manufactura y
comercializa sistemas bioanalticos que proporcionan datos cuantitativos de
interacciones de unin entre molculas en tiempo real. Ofrecen sistemas, reactivos y
know-how para las aplicaciones de esta tecnologa en distintos campos entre los que se
incluye la industria alimentaria.
Sus aplicaciones en la industria alimentaria se centran en el control de calidad, donde
han desarrollado anlisis de vitaminas hidrosolubles, y en la seguridad alimentaria,
donde poseen sistemas para detectar residuos qumicos y veterinarios, as como
micotoxinas. Entre sus proyectos para futuros desarrollos se incluyen la deteccin de
alrgenos, protenas modificadas genticamente, priones, patgenos y residuos de
biocidas.
La tecnologa desarrollada por Biacore permite la determinacin cualitativa y
cuantitativa de distintos analitos y proporciona resultados rpidos con elevada
productividad, costes bajos y elevada sensibilidad; ya que permite el anlisis de gran
cantidad de productos automticamente, con una preparacin de la muestra mnima y
un tiempo de anlisis corto.
73
RESEARCH INTERNATIONAL
TEXAS INSTRUMENTS
Texas Instruments es una empresa norteamericana lder en el mercado de sensores de
presin para automocin y mercados industriales.
Tiene patentado y comercializa un producto denominado Spreeta, basado en la
resonancia de plasmones superficiales, que permite la determinacin en tiempo real de
CHEMEL AB
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Chemel AB es una empresa sueca fundada en 1996 como una spin-off del European
Institute of Science, que posee un 7% del accionariado. Sus principales actividades
incluyen el desarrollo, manufactura y comercializacin del biosensor SIRE, basado en
la tecnologa patentada SIRE (Sensors based on Injection of the Recognition
Element), cuyos derechos adquirieron en 1997 del European Institute of Science.
74
www.appliedbiosystems.com
Schaffhauserstrasse 580
8052 Zrich
USA
Suiza
Suecia
Italia
Francia
USA
Espaa
USA
Suecia
Rusia
Applied Biosystems
Biacore AB
BioFutura Srl
Biomerieux
Biosensores S.L.
Biotrace
Chemel AB
IVA Co Ltd
OptiSense Technology
Politox
Uni-lite Bev-Trace
www.biosd.com
www.biosensores.com
www.chemel.com
AscoSens
www.inventus-biotec.com
IBIS iSPR
www.ibis-spr.nl
Alemania
SPR-20
ESensor
www.dkktoa.net
IBIS Technologies BV
www.motorola.com
www.iva.usue.ru
cido ascrbico
Microorganismos y OMGs
Metales pesados
Microorganismos
Microorganismos
Vitek
Bactometer
www.biomerieux.com
SIRE
www.biofutura.com
www.biotrace.com
BiacoreQ
Motorola (1)
Japn
AMBRI Biosensor
www.ambri.com
Australia
Ambri Limited
www.biacore.com
www.affinity-sensors.com
Reino Unido
Affinity Sensors
Contaminantes
ToxSen
www.abtechsci.com
USA
Analito
Abtech Scientific
Productos
Pas
Empresa
Direccin - URL
75
www.jandratek.de
The Manor Manor Royal Crawley
West Sussex RH10 2PY UK
3400 Horizon Drive,
King of Prussia PA 19406
www.microsens.ch
Alemania
Reino Unido
USA
Suiza
Jandratek (2)
Microsens
USA
USA
USA
USA
USA
Alemania
Research International
Universal Sensors
www.reichertai.com
USA
www.xantec.com
www.innovativebiosensors.com
www.ysi.com
http://intel.ucc.ie/sensors/universal
www.ti.com
www.resrchintl.com
www.q-sense.com
Suecia
Q-Sense AB
www.nle-lab.co.jp
Japn
Molecular Devices
www.moleculardevices.com
Direccin - URL
Empresa
Pas
CANARY
Spreeta
Analyte 2000
FAST 6000
Raptor
Reichert SR 7000
SPR-670M,SPR-MACS
NANOSENSOR
Microorganismos patgenos
Microorganismos
Cloro
MAES-2402
Threshold System
E. coli 0157
Salmonella, Listeria, Campylobacter
Detex
Microorganismos
Analito
en la industria agroalimentaria
vt aplicaciones de biosensores
Malthus 2000
Plasmonic
Productos
TABLA 17. Empresas que comercializan biosensores aplicados a la industria agroalimentaria (cont.).
76
CAPTULO 7
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Institucin
78
1. GRUPO DE INVESTIGACIN
Personal
rea de experiencia
1 Catedrtico
5 Profesores titulares
1 Profesor titular interino
1 Ayudante Doctor
3 Becarios postdoctorales
8 Becarios predoctorales
Formacin
Organismo
Coste
79
133.666
Ministerio de Ciencia y
Tecnologa. Plan Nacional de
I+D+I 2000-2003.
182.900
European Comisin.
Danone/UCM.
27.600
6.010
5. TENDENCIAS EN LA INVESTIGACIN
DE BIOSENSORES APLICADOS A LA AGROALIMENTACIN
Control de calidad de productos agroalimentarios para el consumo humano.
Control de los procesos de obtencin de los productos agroalimentarios.
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Institucin
1. GRUPO DE INVESTIGACIN
Personal
rea de experiencia
1 Catedrtico de universidad
Formacin
2 Titulares de universidad
1 Contratado doctor
1 Ayudante de universidad
3 Becarios predoctorales
Qumicos
Bilogos
81
Organismo
Coste
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
82
DGICYT
(Plan Nacional de I+D)
DGICYT
(Plan Nacional de I+D)
NATO
CAM
CICYT
(Plan Nacional de I+D).
Proyecto coordinado
6.010
21.035
CAM
30.050
DGDESEIC
(Plan Nacional)
78.131
92.615
National Science
Foundation (NSF) USA
69.000
83
Institucin
1. GRUPO DE INVESTIGACIN
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Personal
rea de experiencia
Formacin
1 Catedrtica de Universidad
1 Contrato Ramn y Cajal
Desarrollo de (bio)sensores
1 Titular de Universidad
1 Tcnico de laboratorio
Organismo
Coste
Ministerio de Ciencia
y Tecnologa.
AGL2002-04635-C04-02
100.000
85
CAPTULO 8
Resumen y conclusiones
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Miniaturizables.
No se necesita llevar a cabo un pretratamiento de la muestra para trabajar con ella.
Multianlisis. Detectan varios analitos de forma simultnea.
Reutilizables para determinaciones consecutivas gracias a las superficies de
interaccin regenerables.
Porttiles. Permiten realizar anlisis in situ.
Corto tiempo de anlisis. En algunas ocasiones se permite incluso el anlisis en
tiempo real.
Fabricacin a gran escala con un coste bajo.
Si se tienen en cuenta estas caractersticas y la alarma social y los efectos econmicos
negativos que desencadenan las alertas alimentarias, cabe esperar que las tecnologas
89
Estos dos retos, definen a su vez dos tendencias en la I+D que pretenden evitar que
estas limitaciones tcnicas comprometan el gran potencial de las tecnologas de
biosensores en el campo agroalimentario, abriendo el campo de aplicacin de estos
dispositivos a la satisfaccin de demandas tradicionales que an no han sido cubiertas.
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
90
nuevas demandas en el sector, tanto para satisfacer sus propias necesidades como para
atender a las demandas especficas del consumidor final.
Por ltimo, se ha de tener en cuenta que los biosensores no suponen una tecnologa de
sustitucin de las tecnologas analticas convencionales, sino que representan
alternativas interesantes para demandas concretas. Frente al carcter generalista de
tecnologas convencionales como la espectrometra de masas o las distintas
cromatografas, con equipos costosos que permiten analizar amplios espectros de
compuestos, los biosensores son especficamente diseados para la deteccin y/o
cuantificacin de uno o unos pocos analitos, como respuesta a problemas concretos.
Esta concrecin del propsito del biosensor permite el diseo de dispositivos a la
carta, combinando las diferentes tecnologas implicadas en los elementos de
reconocimiento, los sistemas de inmovilizacin y los sistemas de transduccin de seal.
Es precisamente esta capacidad de diseo a medida, la que hace deseable y necesaria
un implicacin de la industria agroalimentaria, como usuaria final de la tecnologa, en
el desarrollo de estos dispositivos.
91
CAPTULO 9
Anexos
Anexo 1
Patentes
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
94
N. de patente
Ttulo
Solicitante (Pas)
Ao
US6718077
2004
WO04/025268
Optical biosensors and methods of use thereof Carnegie Mellon University (USA)
2004
EP1398634
Biosensor
US6706160
Chemel AB (Suecia)
2004
US6667159
2003
US2003/0232322*
Nitrate sensor
2003
US6656702
2003
WO03/093820
Biomolecule diagnostic devices and method Kimberly-Clark Worldwide Inc. (USA) 2003
for producing biomolecule diagnostic devices
EP1356280
2003
US6638752
2003
WO03/069301
WO03/062786
Regenesis (USA)
2003
WO03/056345
Electrochemical biosensors
2003
US6589798
2003
US2003/0119174*
Penicillin biosensor
2003
WO03/031562
2003
EP1302545
Enzyme biosensor
2003
US6547954
2003
WO03/027680
2003
WO03/025627
2003
WO03/014378
2003
US6521446
Biosensor
2003
US6514402
2003
2003
2003
US2003/0008340*
US6503701
US6503381
Biosensor
2003
US6503771
2003
EP1258533
2002
N. de patente
Ttulo
Solicitante (Pas)
US6436651
US6432723
2002
US6387614
Methods for using redox liposome biosensors The Regents of the University of
California (USA)
2002
WO02/31504
US2002/0028445*
US6342347
Electromagnetic sensor
WO02/12550
US6340597
US6322963
WO01/81921
Use of ink-jet printing to produce diffraction Kimberly-Clark Worldwide Inc. (USA) 2001
based biosensors
EP1134585
2001
US6254830
2001
JP2001174432
Biosensor
WO01/25472
Bioett AB (Suecia)
2001
WO01/14878
Biacore AB (Suecia)
2001
WO01/06248
2001
WO01/02827
Biosensor
2001
US6171238
2001
WO00/57166
2000
WO00/46393
2000
US6096497
WO00/43552
2000
WO00/42433
2000
WO00/36416
WO00/77522
RU2149182
2000
WO00/14267
Biosensor
2000
WO00/04378
2000
EP0973023
2000
2002
95
CAPTULO 9 Anexos
* Solicitud de patente
Ao
Anexo 2
Grupos de Investigacin
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
96
97
CAPTULO 9 Anexos
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
98
99
CAPTULO 9 Anexos
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
100
101
CAPTULO 9 Anexos
Dpto. Qumica
www.upv.es/informa/info/DQ/index_2f200c.html
Tel. 96 3877340. Fax 96 3877349. Correo electrnico depquim@upvnet.upv.es
Investigador: Juan Soto Camino (Tel. 96 3873431; juansoto@qim.upv.es)
Lneas de investigacin: Desarrollo de sensores electroqumicos u pticos para la determinacin de
contaminantes en aguas.
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
102
Fundacin CIDETEC
www.cidetec.es/home.htm
Investigadora responsable: Estbalitz Ochoteco Vaquero (eochoteco@cidetec.es)
Lneas de investigacin: Micro y nanogeles funcionales aplicados al diseo de biosensores.
103
CAPTULO 9 Anexos
Anexo 3
Proyectos de Investigacin
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Seguridad alimentaria
Xenobiticos
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Pgina web
Ttulo
104
Referencia
Duracin
Descripcin
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
Referencia
Duracin
Descripcin
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
105
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
CAPTULO 9 Anexos
Ttulo
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Pgina web
Biotoxinas
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
106
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Microorganismos Patgenos
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Ttulo
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Ttulo
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Referencia
Duracin
Descripcin
Calidad Alimentaria
Ttulo
Referencia
Duracin
Descripcin
CAPTULO 9 Anexos
107
en la industria agroalimentaria
vt aplicaciones de biosensores
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Control de Procesos
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
Referencia
Duracin
Descripcin
108
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
CAPTULO 9 Anexos
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
109
Ttulo
Referencia
Duracin
Coste del proyecto
Descripcin
vt aplicaciones de biosensores
en la industria agroalimentaria
Ttulo
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Ttulo
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Ttulo
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Ttulo
110
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Ttulo
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Ttulo
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Ttulo
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Ttulo
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Ttulo
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Ttulo
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Ttulo
Ttulo
Investigador
responsable
Institucin
Referencia
Ttulo
Investigadora
responsable
Institucin
Referencia
111
CAPTULO 9 Anexos
Investigadora
responsable
Institucin
Referencia
CAPTULO 10
10
Referencias
(1) MAPA (2002). Hechos y cifras del sector agroalimentario y del medio rural espaol.
6 edicin. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentacin. Secretara General Tcnica.
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Abreviaturas
ADN
cido desoxirribonucleico
ARN
cido ribonucleico
BETX
BHA
Butil hidroxianisol
BLM
BMP
ELISA
EW
Onda evanescente
HAP
LAPS
ISFET
NAD
Nicotn-adenn-dinucletido
OMG
PCB
Bifenilo policlorado
PCR
PIM
PNA
PPF
QCM
SAM
Monocapa autoensamblada
SAW
SPR
Glosario
Alrgeno: sustancia que desencadena una respuesta inmune en el organismo.
Amina bigena: molcula obtenida por la transformacin qumica de un aminocido que puede
tener efectos adversos sobre la salud. Su presencia se utiliza como indicador de la calidad
de ciertos alimentos, principalmente carnes y pescados.
Analito: compuesto de inters cuya presencia se desea detectar y/o cuantificar en la muestra sometida a estudio.
Anticuerpo: protena sintetizada por el sistema inmunolgico como respuesta a la presencia de una
sustancia extraa denominada antgeno a la que se une de manera selectiva.
Antgeno: molcula que desencadena la sntesis de anticuerpos por parte del sistema inmunolgico que interaccionan de forma especfica con ella.
Bifenilos policlorados (PCBs): conjunto de compuestos peligrosos para la salud sintetizados artificialmente que se han utilizado como agentes dielctricos, fluidos hidrulicos y componentes de plsticos y pinturas.
Biosensor: dispositivo compacto de anlisis que se compone de un elemento capaz de reconocer e
interaccionar con la sustancia o microorganismo de inters y de un sistema electrnico que
permite procesar la seal producida por esta interaccin.
Biotoxina: sustancia txica que ha sido sintetizada por un ser vivo.
Cofactor: tomo, molcula o elemento de naturaleza no proteica necesario para que se produzca
una reaccin qumica catalizada por enzimas.
119
Compuesto xenobitico: cualquier sustancia que no ha sido sintetizada por los seres vivos. En
general, este trmino se aplica a compuestos como aditivos, frmacos, plaguicidas, fertilizantes, etc.
Dioxinas: conjunto de sustancias de carcter txico originadas como subproductos de diversos procesos industriales (incineraciones, sntesis de plaguicidas, blanqueo de papel, etc).
Ensayo de inmunoabsorcin ligado a enzima (ELISA): tcnica de anlisis que permite detectar
determinadas molculas a partir de su interaccin con anticuerpos especficos. Dichos anticuerpos tienen asociada una enzima gracias a la cual puede registrarse su unin con la sustancia sometida a estudio.
Enzima: protena que cataliza o incrementa la velocidad de las reacciones qumicas en los seres
vivos.
Hidrocarburos aromticos policclicos (HAPs): conjunto de sustancias formadas a partir de la
combustin incompleta de materia orgnica (carbn, petrleo, madera, restos animales y
vegetales). Estos contaminantes ambientales son potencialmente txicos para los seres
vivos.
Micotoxina: sustancia txica que ha sido sintetizada por un hongo.
Monitorizacin: seguimiento de uno o varios parmetros en un proceso mediante diversos dispositivos y sistemas con el fin de detectar posibles anomalas.
Organismo modificado genticamente (OMG) u organismo transgnico: organismo en cuyo
material gentico se ha introducido una fraccin de ADN procedente de otro organismo. Esta
manipulacin permite obtener un ser vivo con determinadas caractersticas de inters
comercial, por ejemplo, un cultivo resistente a ciertos insectos.
Transductor o sistema de transduccin: componente de un biosensor que detecta la seal producida por la interaccin del analito o microorganismo de inters y la transforma en una seal
elctrica que puede amplificarse, almacenarse y registrarse.
Elemento de reconocimiento: componente de un biosensor con capacidad para reconocer e interaccionar con el analito o microorganismo de inters.