Muchos de ustedes se han hecho análisis de sangre en un laboratorio clínico. Le devuelven un listado de electrolitos presentes en su sangre, tales como su Calcio, Sodio, Potasio, Colesterol, Azúcar, etc.

¿Nunca se han puesto a pensar cómo es que el instrumento electro analítico, donde se coloca la muestra de sangre que extraen de su vena con una jeringuilla, funciona?…

 ( Carmen Amaralis Vega ).

Bio Sensores: una explicación Divulgativa. Por : Carmen Amaralis Vega.

Los resultados han sido determinados por un sinnúmero de  biosensores de distinto tipo, que han sido miniaturalizados para colocarlos en un aparatito del tamaño de un bolígrafo. Cada uno de ellos eléctricamente conectados a una serie de amplificadores eléctricos que transforman y amplían  una señal eléctrica (cambio de resistencia, cambio de densidad, reacción de reducción u oxidación, enlace de un sustrato y una molécula orgánica, etc.) en una digital.

Los biosensores deben ser calibrados con varias muestras de concentración conocida del analíto a ser analizado. Las concentraciones de estas soluciones deben estar en un rango que incluya las concentraciones por encima y por debajo de las fisiológicas normales. Ejemplo, si los niveles de azúcar en la sangre en un paciente saludable está entre 80 a 120 miligramos de azúcar por militro de plasma sanguíneo, entonces el biosensor que responde a la glucosa debe ser calibrado con una serie de soluciones desde, quizás, 50 hasta 500 mg/mL.

Como se fabrica un biosensor?

Cojamos por ejemplo el que responde a los niveles del ión de Potasio en la sangre: este sensor incluye dos terminales eléctricos, un electrodo de referencia (consiste de un alambre de plata revestido por una película fina de la sal de cloruro de plata) y el otro como segundo electrodo será una membrana porosa saturada con una proteína que selectivamente atrapa el ión de Potasio, La Calmodulina) .  Cuando el calcio del plasma sanguíneo entra en contacto con la calmodulina atrapada en la membrana, cambia la resistencia de la membrana, ese cambio en resistencia produce un cambio en corriente y el instrumento electrónico al que está unido el biosensor se encarga se ampliar el cambio de la señal eléctrica y calcular digitalmente la concentración del ión de calcio en su plasma. Nuevamente el sensor tiene que ser calibrado para concentraciones desde bajas hasta altas a los niveles normales de potasio en la sangre.

Estos dos ejemplos forman parte de una variedad casi infinita de posibles arreglos para fabricar biosensores. 

Una proteína que sea selectiva a cualquier analito ( sustancia)  de interés fisiológico puede atraparse en una membrana inerte que permita colocar la proteína inmovilizada, cuando este aparatito entra en contacto con una solución que contiene el sustrato al cual la proteína responde con selectividad y cualquier cambio eléctrico que ocurra por esta interacción puede ser ampliado eléctricamente y calibrado con concentraciones parecidas a las fisiológicas, si se determina que la respuesta es linear y reproducible, entonces estamos ante un nuevo biosensor que puede ser muy útil para la humanidad .

En la actualidad existen un número impresionante de laboratorios académicos e industriales llevando a cabo pruebas con diseños de biosensores para detectar todo tipo de sustancias, ya sean tóxicas o de importancia en las respuestas  fisiológicas (enzimas hepáticas, hormonas, sustancias en fluidos como orina, sangre, aguas contaminadas). Los científicos en estas áreas de investigación tienen en sus manos la posibilidad de diseñas todo tipo de biosensor para prácticamente toda necesidad médica y de salubridad.

Técnicas y aparatos que usamos

Amperometría (mide la cantidad de corriente que fluye cuando el oxígeno entra al sensor)

Electrodo  Clark (sensor para medir oxígeno disuelto en agua o sangre)

–          Se usa para medir O₂ in  sedimentos marinos y estuarios o cualquier fluido que pueda tener oxígeno disuelto.

–          O₂  difunde  en el  electrodo  a través de  la goma y  es reducido (gana electrones)  en la punta de Oro Au sobre un alambre de Platino

–          Con el suplidor de voltaje se mantiene   -0.75 Voltios  con respecto al electrodo de referencia de plata revestida de cloruro de plata ( Ag│AgCl

Clark-electrodo: (A) Pt- (B) Ag/AgCl-electrodo (C) KCl electrolito (D) Membrana deTeflon (E) anillo de goma (F) suplidor de voltaje (G) galvanómetro.

Biosensor para glucosa.

 El sensor de glucosa  posee dos membranas de carbón, una impregnada con la enzima glocoxidasa, que interacciona con la glucosa de la gota de  sangre que se coloca en el hueco y otra sin la enzima, y se mide la diferencia en corriente que se produce entre el carbón con enzima y glucosa y en carbón sin enzima. La corriente generada es proporcional a la glucosa en la sangre. Esta respuesta eléctrica debe ser calibrada con muestras de concentración conocida de glucosa.

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