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Novel organic-inorganic materials in opto-electronic systems for the monitoring and control of bio-processes

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Sensores para el más riguroso de los entornos

Investigadores del proyecto europeo MATINOES han estudiado el desarrollo de sensores rápidos y rentables de cara a su empleo en procesos biotecnológicos de producción. El objetivo se centró en sensores ópticos que permitiesen monitorizar entornos de reacciones violentas.

Tecnologías industriales

Para transmitir radiación electromagnética desde la parte que contacta directamente con la muestra a analizar se emplean fibras ópticas. Los reactivos inmovilizados sobre el material que recubre la muestra son de gran importancia, ya que pueden ayudar a medir los cambios químicos que se quiere detectar. El consorcio MATINOES desarrolló materiales de recubrimiento de gran sensibilidad para sensores ópticos intrínsecos y extrínsecos basados en enzimas. El fundamento químico de los nuevos materiales de recubrimiento es un nuevo polímero híbrido orgánico-inorgánico. Sus diferentes componentes permitieron varias opciones durante el diseño final de los sensores. La incorporación de enzimas para la catálisis de reacciones oxidativas exigió ciertos detalles bioquímicos en el diseño. En primer lugar, se puede conseguir un rápido curado de la película polimérica mediante luz ultravioleta, evitando así el calor, que puede desnaturalizar las enzimas. Además, al polímero se le incorporaron grupos hidrofílicos, ya que las disoluciones de los enzimas son acuosas. En segundo lugar, la detección de los reactivos por el sensor se basa en el consumo de oxígeno. Para la medición de este proceso se añadieron complejos de rutenio al recubrimiento. También se incluyeron grupos hidrofóbicos, que facilitan la migración del oxígeno, de tal forma que aumentó la sensibilidad a este gas. La variedad de materiales de recubrimiento que se pueden derivar de los compuestos iniciales permitió dos opciones para el ensamblaje final del sensor. Éste se construyó tanto con una como con dos capas. En el sensor de dos capas, el recubrimiento primario contiene el complejo de rutenio, mientras que la segunda capa alberga la enzima. El recubrimiento sencillo contiene tanto el sensor de oxígeno como la enzima. Los sensores ópticos desarrollados se pueden emplear para la medición continua en tiempo real en diversos tipos de ciencias analíticas. La detección de contaminantes, diversos procesos biotecnológicos, el análisis de agua, la química clínica y las técnicas médicas invasivas son las áreas que mayor beneficio podrán obtener de los avances en esta tecnología.

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