Por: Jeanette Sangay Valqui
En esta oportunidad tuve el agrado de poder entrevistar al Dr. Eduardo Cortón, actualmente encargado del laboratorio de Biosensores y Bioanálisis (LABB) de la Universidad de Buenos Aires, quien desde su perspectiva, experiencia e investigación nos comentará sobre el desarrollo y ventajas de los biosensores, así como también de las limitantes que se presentan hasta la actualidad.
Quizá tenemos un concepto abstracto sobre los Biosensores ¿Cuál es la definición de Biosensor en la actualidad?
El Dr. Eduardo Cortón nos comenta que, Biosensor es una palabra un poco amplia, ya que para los biólogos y químicos tiene un significado un poco diferente. “Nosotros generalmente nos movemos con la definición que usan los químicos, que básicamente nos dice que un biosensor es un elemento que está formado por un elemento biológico que actúa como traductor, este elemento biológico puede ser un organismo vivo, parte de él o inspirado de él, como, por ejemplo, los aptámeros, los cuales son artificiales e inspirados en los anticuerpos,
Entrevistado Dr. Eduardo Cortón ya que entrega una señal eléctrica, la cual sirve para informar la concentración de un analito. Para los biólogos puede significar una estructura intracelular que censa para un ion, por ejemplo, para calcio; o también pueden llamar biosensor a una proteína intracelular”.
Para tener un panorama temporal ¿Desde cuándo se inician los estudios sobre los Biosensores?
“El momento fundamental donde comienzan los estudios sobre Biosensores, se establece en 1962, ya que Clark, un químico electroanalítico, publica el primer biosensor basado en la enzima glucosa oxidada (Fig.1), el cual funcionaba perimétricamente; y es de esta manera que se daría el comienzo académico del biosensor. Su éxito comercial fue en 1980, el cual se viene desarrollando hasta ahora, si bien no estamos en el momento sobresaliente con respecto a los biosensores, se sigue trabajado mucho en el tema, ya que esto no es algo tan moderno como hablar de la celda de combustible microbiana o aptámeros. El biosensor tiene desde que fue los primeros estudios, casi 60 años”.
Fig.1. Representación esquemática del electrodo de oxígeno de Clark-1962 Fuente:https://biocyclopedia.com/index/chem_lab_methods/oxygen_electrodes.php
Con respecto a su opinión ¿Qué tipo de Biosensores son los más usados y por qué?
“Entre los biosensores, lo más usados y comunes son los basados en enzimas. Existen también biosensores microbianos, pero ninguno tiene éxito comercial por el momento, y el resto de biosensores, se basan en la comunidad microbiana que están formados por un conjunto de múltiples especies, los cuales son extraídos, por ejemplo, de una planta de tratamiento de agua o aguas industriales. El biosensor microbiano tiene buenas aplicaciones, principalmente en lo que respecta a la determinación de la demanda bioquímica o biológica de oxígeno y toxicidad, pero no ha tenido avances debido a que depende de la actividad de estos microbios y por consiguiente la reproductividad es baja, y la sensibilidad generalmente no es alta, entonces no se ha encontrado una aplicación donde pueda destacar de sensores enzimáticos o los basados en anticuerpos que están más cerca del comercio. Los biosensores microbianos están funcionando, pero no están muy a full, es por ello que es necesario dar una vuelta de rosca al tema para que terminen funcionando bien. El biosensor tiene material biológico, este caso microbios y un traductor, el más usado ha sido el electrodo de oxígeno de Clark y no es un traductor barato ni reproducible, quizá por ahí hace falta encontrar un traductor que se adapte mejor al metabolismo de los microbios”.
Biosensores electroquímicos enzimáticos
(Fuente: Anik, 2017).
¿Cuál es la importancia de la biología sintética en el desarrollo de biosensores?
“Es gracias a la biología sintética que se les da una segunda vida a los biosensores, porque el gran problema de los biosensores microbianos es la sensibilidad y la especificidad. Con la biología sintética, se pueden favorecer algunas vías metabólicas o cancelar algunas otras, se pueden agregar genes de operones que son específicos para un determinado ion o sustancia, y es por ende que en ese caso se puede usar una segunda vida para biosensores microbianos de la mano de la biología sintética”.
De acuerdo a su experiencia ¿Nos puede comentar acerca de sus trabajos y prototipos, que ventajas y desventajas pudo rescatar?
“Hemos hecho algunos prototipos de biosensores para DBO (Demanda bioquímica de oxígeno) y para toxicidad, y en general nos hemos encontrado con problemas con respecto al traductor, ya que estos no suelen ser muy económico, debemos cerciorarnos que funcionen bien, y en lo que concierne a su reproducibilidad, y un segundo problema que tienen los biosensores microbianos es que no son rápidos, ya que cuando uno mide temperatura o pH, uno obtiene una respuesta a los 10 segundos, mientras que en un biosensor microbiano, la respuesta está por los 10 o 20 minutos, por lo cual son lentos. La ventaja que tienen es que hacen algunas cosas que la química analítica instrumental no lo puede hacer, por ejemplo, calcular la biodisponibilidad de una sustancia en un medio. El biosensor microbiano reemplaza a los bioensayos microbianos con mejor velocidad de respuesta, con una respuesta numérica, instrumental, cualitativa y cuantitativa, pero le hace falta más validación y más reproducibilidad para poder ocupar un lugar en el mercado”.
Figura 3. Ejemplo de curva de calibración para la medición de la DBO soluble mediante un biosensor microbiano
(Fuente: Mondaca, 2020).
Actualmente los científicos están desarrollando muchos prototipos, pero no los vemos comercializarse ¿Cuáles cree que son las limitantes?
“La principal limitante es encontrar un nicho de mercado, donde ese producto pueda remplazar con mayor calidad y menor costo al producto que está utilizándose al momento, o una segunda posibilidad es que, la normativa comience a estar vigente y exija ciertos tipos de ensayos, que hasta ahora no se realizan y que se pueden lograr con biosensores. Estos biosensores todavía no han llegado al punto de ser un producto que pueda ser comprado por internet o en cualquier lugar donde se vende una centrifuga o un espectrofotómetro o un reactivo químico. El tema es que la legislación ayuda a que un producto funcione y si el producto no está, la legislación no cubre el uso de ese producto, de esta manera hace falta que los entes regulatorios entiendan que hay productos que pueden ayudan a regular la toxicidad, la DBO, la calidad del agua y que se implementen normas que soliciten que hay parámetros que se puedan medir con biosensores”.
¿Es posible que se pueda colaborar en alguna de sus investigaciones?
“Si, al año que viene se puede pensar en algo dependiendo de cómo estamos en financiamiento, de acuerdo a eso se puede ofrecer algo con lo poco que se tiene, y buscar la manera de que su Universidad pueda afrontar algunos gastos, y nosotros una parte. El tema es buscar fondos para el viaje, la estadía y pasajes”.
Finalmente, el Dr. Eduardo Cortón nos alienta a la investigación en biosensores basados en aptámeros, o en algunos otros nuevos materiales que permitan encontrar un nicho respecto a los métodos de análisis clínicos ya establecidos, ya que en un futuro habrá necesidad de utilizar biosensores para controlar, por ejemplo, el medio acuático tanto dulce o marino, que aún no han sido medidos pero que ya están siendo afectados por el humano, Si bien no hay muchos nichos en la actualidad, puede que estén en un cercano futuro.
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