{"id":132609,"date":"2016-05-06T11:38:19","date_gmt":"2016-05-06T10:38:19","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/?p=132609"},"modified":"2016-05-06T11:38:19","modified_gmt":"2016-05-06T10:38:19","slug":"biosensores-electroquimicos-miniaturizados-para-la-deteccion-de-acetato","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2016\/05\/06\/132609","title":{"rendered":"Biosensores electroqu\u00edmicos miniaturizados para la detecci\u00f3n de acetato"},"content":{"rendered":"

La presencia de acetato durante el tratamiento de aguas residuales est\u00e1 relacionada con la formaci\u00f3n de biog\u00e1s en la digesti\u00f3n anaerobia, por lo que su cuantificaci\u00f3n es determinante para establecer el tratamiento m\u00e1s adecuado. La aparici\u00f3n de nuevas l\u00edneas de investigaci\u00f3n basadas en el desarrollo de biosensores electroqu\u00edmicos miniaturizados abre nuevas posibilidades de an\u00e1lisis sin necesidad de recurrir a equipos costosos. El uso de este tipo de biosensores permitir\u00e1 en un futuro analizar muestras in situ y a largo plazo en lugares de dif\u00edcil acceso como los fondos mar\u00edtimos y fluviales o en plantas de tratamiento de aguas residuales.<\/span><\/p>\n

Marta Est\u00e9vez Canales, \u00c1rea de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica, UAH<\/em><\/span><\/p>\n

Los sistemas electroqu\u00edmicos microbianos son aquellos en los que los microorganismos act\u00faan, en combinaci\u00f3n con electrodos, como catalizadores de reacciones redox. Estos sistemas permiten transformar la energ\u00eda qu\u00edmica en energ\u00eda el\u00e9ctrica mediante la acci\u00f3n de microorganismos electrog\u00e9nicos (e.g. <\/span>Geobacter sulfurreducens<\/span><\/em>) que tienen la capacidad de oxidar compuestos org\u00e1nicos, acoplando dicha reacci\u00f3n a la reducci\u00f3n de un aceptor de electrones extracelular (e.g. electrodos).<\/span><\/p>\n

Dicha tecnolog\u00eda puede resultar de especial inter\u00e9s en el contexto del tratamiento de aguas residuales, no\u00a0solo para depurar las aguas y producir electricidad simult\u00e1neamente, sino tambi\u00e9n para detectar la presencia de sustancias de inter\u00e9s (e.g. materia org\u00e1nica, sustancias t\u00f3xicas…). En este caso, trat\u00e1ndose de una aplicaci\u00f3n anal\u00edtica, es de vital importancia obtener resultados fiables y r\u00e1pidos. La miniaturizaci\u00f3n de los\u00a0dispositivos electroqu\u00edmicos re\u00fane ambos requisitos, ya que al disminuir las dimensiones de los electrodos aumenta la relaci\u00f3n superficie\/volumen, obteniendo as\u00ed respuestas m\u00e1s r\u00e1pidas y un uso m\u00e1s eficiente de los sustratos.<\/span><\/p>\n

Un ejemplo de sistema electroqu\u00edmico microbiano miniaturizado, que se ha aplicado recientemente en aguas residuales, son los electrodos serigrafiados en combinaci\u00f3n con la bacteria <\/span>G. sulfurrreducens<\/span><\/em> (Fig 1). Los electrodos serigrafiados consisten en <\/span>un n\u00famero variable de electrodos y todos los componentes necesarios para completar el circuito el\u00e9ctrico, colocados sobre un material de soporte de peque\u00f1o tama\u00f1o (3.4 x 1.0 x 0.05 cm). Tradicionalmente, los electrodos serigrafiados se han empleado para diversas aplicaciones en el contexto de la qu\u00edmica anal\u00edtica para la detecci\u00f3n de analitos electroactivos. Sin embargo, su funcionalizaci\u00f3n con la bacteria electrog\u00e9nica <\/span>G. sulfurreducens <\/span><\/em>resulta en una herramienta poderosa y vers\u00e1til, capaz de detectar compuestos que por s\u00ed solos no producir\u00edan ninguna se\u00f1al el\u00e9ctrica, utilizando vol\u00famenes de muestra muy reducidos (75 \u00b5L)<\/span>.<\/p>\n

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Fig 1. Imagen obtenida por microscop\u00eda electr\u00f3nica de barrido G. sulfurreducens inmovilizada sobre electrodos serigrafiados<\/span><\/p>\n

De este modo, ha sido posible desarrollar un biosensor para la cuantificaci\u00f3n de acetato, producto final de la fase acetog\u00e9nica en los tratamientos anaer\u00f3bicos de aguas residuales. La presencia de acetato se relacionada con la formaci\u00f3n de biog\u00e1s en la digesti\u00f3n anaerobia, por lo que su cuantificaci\u00f3n es determinante para establecer el tratamiento m\u00e1s adecuado. El biosensor desarrollado permite obtener una respuesta fiable en minutos, para concentraciones de acetato a escala milimolar, y sin necesidad de analizar la muestra mediante t\u00e9cnicas cl\u00e1sicas como cromatograf\u00eda, que implican costes considerables y personal especializado (Fig 2)<\/span><\/p>\n

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\"\" Fig 2. Representaci\u00f3n esquem\u00e1tica del biosensor de acetato basado en G. sulfurreducens<\/em> y electrodos serigrafiados<\/span><\/p>\n

Como trabajo futuro, se espera desarrollar biosensores optimizados por medio de la biolog\u00eda sint\u00e9tica, obteniendo as\u00ed microorganismos m\u00e1s robustos y con caracter\u00edsticas metab\u00f3licas mejoradas o incluso adquiridas, capaces de actuar en condiciones in situ y a largo plazo.<\/span><\/p>\n

Agradecimientos: El trabajo de Marta Est\u00e9vez ha sido financiado a trav\u00e9s de una beca del programa FPU de la Universidad de Alcal\u00e1.<\/span><\/p>\n

Bibliograf\u00eda<\/span><\/strong><\/p>\n

Est\u00e9vez-Canales M, Bern\u00e1 A, Borjas Z, Esteve-N\u00fa\u00f1ez A.<\/span><\/p>\n

Screen-Printed Electrodes: <\/span>New Tools for Developing Microbial Electrochemistry at Microscale Level<\/span><\/em>. 2015. Energies 8:13211\u201313221. doi: 10.3390\/en81112366<\/span><\/p>\n

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La presencia de acetato durante el tratamiento de aguas residuales est\u00e1 relacionada con la formaci\u00f3n de biog\u00e1s en la digesti\u00f3n anaerobia, por lo que su cuantificaci\u00f3n es determinante para establecer el tratamiento m\u00e1s adecuado. La aparici\u00f3n de nuevas l\u00edneas de investigaci\u00f3n basadas en el desarrollo de biosensores electroqu\u00edmicos miniaturizados abre nuevas posibilidades de an\u00e1lisis sin necesidad de recurrir a equipos costosos. El uso de este tipo de biosensores permitir\u00e1 en un futuro analizar muestras in situ y a largo plazo en lugares de dif\u00edcil acceso como los fondos mar\u00edtimos y fluviales o en plantas de tratamiento de aguas residuales. Marta\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":42,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[1],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132609"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/users\/42"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=132609"}],"version-history":[{"count":54,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132609\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":132666,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132609\/revisions\/132666"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=132609"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=132609"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=132609"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}