• Biosensors electroquímics per al sector alimentari
Dimarts, 24 Març, 2020
IQS Tech Transfer

Dra. Margalida Artigues, con los directores de la tesis,  Dr. Jordi Abellà i Dr. Sergi Colominas

Dr. Jordi Abellà , Dra. Margalida Artigues i Dr. Sergi Colominas

 

Els biosensors electroquímics són dispositius d'anàlisi que combinen l'especificitat de les reaccions bioquímiques amb la capacitat analítica de les tècniques electroquímiques. Gràcies a aquesta combinació, és possible determinar de forma ràpida, sensible i fiable diferents analits en mostres amb matrius complexes. Per tot això, l'ús de biosensors es pot considerar com una alternativa als mètodes clàssics d'anàlisi per a realitzar processos de control de qualitat en diferents sectors industrials.

En el Departament de Química Analítica i Aplicada d’IQS School of Engineering, la Dra. Margalida Artigues va defensar la seva tesi doctoral basada en el desenvolupament de biosensors amperomètrics enzimàtics. La tesi ha estat codirigida per els professors del centre universitari Dr. Jordi Abellà i Dr. Sergi Colominas.

El biosensors electroquímics desenvolupats es caracteritzen per la immobilització d’oxidases sobre una interfase electroquímica formada per nanotubs d’òxid de titani (IV), un semiconductor afí a les propietats dels enzims, en un suport “enzym friendly” en el que a més no perden les seves propietats catalítiques. Aquesta arquitectura amb nanotubs proporciona una elevada superfície específica al biosensor.

L’enzim emprat ha estat la glucosa oxidasa (GOx), amb l’objectiu de crear uns biosensors aptes per a determinar nivells de glucosa, amb diferents aplicacions.

 

Immobilització enzimàtica

Per el que fa a la immobilització enzimàtica, aquesta ha estat assajada des de dos enfocs: per processos de captura polimèrica (física) i la immobilització covalent (per enllaços químics).

En el cas de la captura polimèrica, la immobilització es realitza mitjançant un hidrogel de quitosà. Es tracta d’una arquitectura senzilla, fàcil de construir i ràpida d’ús, amb facilitat de ser emprada per a anàlisis ràpides i simples, com poden ser el cas d’un vessament ambiental, o un control ‘on line’ en una línia productiva.

La immobilització covalent ha estat assajada utilitzant Pentaflurorofenilmetacrilat (PFM) com a espècie reactiva per generar els enllaços entre les molècules dels enzims i la superfície del transductor. Per a això, la superfície de la interfase electroquímica ha estat modificada mitjançant dues tècniques de plasma: la polimerització de PFM i el sembrat del mateix polímer, sent la segona la que ha donat major sensibilitat enfront de la presència de glucosa.

Els canvis de conformació espacial que han sofert les molècules d’enzim durant els processos d’immobilització químics amb PFMhan estat demostrats mitjançant la tècnica Quarz Crystall Microbalance with Dissipation (QCM-D) [i]

 

Proves analítiques en mostres reals

Finalment, en aquest treball ha estat comprovada la eficàcia dels biosensors desenvolupats [ii], determinant el contingut en glucosa de mostres alimentàries. Els resultats obtinguts amb els biosensors electroquímics han estat comparats amb els realitzats amb tècniques analítiques convencionals, sent tots ells del mateix ordre. Això obra la porta a la sortida potencial d’ús dels biosensors com a instrument de control en el sector d’alimentació.

Aquesta tesi va rebre un ajut a la recerca URL-2017, amb títol “Disseny i desenvolupament de biosensors electroquímics en productes del sector alimentari”.

 

 

[i] Artigues M., Sejin Oh, Gilabert-Porres J., Abellà J., Borrós S., Colominas S., Novel grafted electrochemical interface for covalent glucose oxidase immobilization using reactive pentafluorophenyl methacrylate, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 175, 2019, Pages 1-9,ISSN 0927-7765. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2018.11.076

[ii] Artigues, M.; Abellà, J.; Colominas, S. Analytical Parameters of an Amperometric Glucose Biosensor for Fast Analysis in Food Samples. Sensors 2017, 17, 2620.