| Summary: | Una superficie biofuncional es posible gracias a los procesos que ocurren en la interfaz entre materiales sintéticos y ambientes biológicos. Algunos ejemplos de superficies biofuncionales los constituyen los implantes médicos para el cuerpo humano, los biosensores y biochips para diagnóstico, los tejidos artificiales, la bioelectrónica, la fotosíntesis artificial y los materiales biomiméticos [1]. Especialmente en los cuatro primeros ejemplos, el biorreconocimiento a nivel molecular es el evento central. Por lo tanto, una superficie biofuncional debe mantener la habilidad natural altamente evolucionada de los sistemas biológicos para reconocer específicamente estructuras a nivel molecular, como por ejemplo el reconocimiento antígeno-anticuerpo, enzima-sustrato, ligando-receptor, etc. Estos eventos de reconocimiento están dados por la combinación de la arquitectura y topografía tridimensional de la molécula biológica y sus propiedades dinámicas. La especificidad del evento de biorreconocimiento es aprovechada en el desarrollo de biosensores e inmunoensayos. Como se esquematiza en la figura i, entre los biosensores se encuentran los sensores biocatalíticos y los basados en bioafinidad. Los sensores biocatalíticos usan principalmente enzimas como compuesto biológico, catalizando una reacción bioquímica que actúa como señal. Por otra parte, los de bioafinidad detectan el evento mismo de biorreconocimiento usando superficiesbiofuncionales que exponen proteínas, membranas, fragmentos de ADN, receptores, células, antígenos, anticuerpos o sus fragmentos. En estos últimos tres casos, los biosensores se conocen como inmunosensores [2]. Los inmunoensayos, en cambio, son ensayos destinados a detectar antígenos o anticuerpos en solución o sobre una superficie sólida, aprovechando la alta especificidad del reconocimiento entre ambas biomoléculas. Existen inmunoensayos homogéneos donde el evento de biorreconocimiento se detecta en solución sin necesidad de separar los reactivos unidos de los libres. Los inmunoensayos en fase sólida, por otro lado, emplean una de las biomoléculas unidas a una superficie sólida (plana o en partículas), de manera que se facilita la separación de los reactivos unidos de los libres mediante el lavado de las moléculas no unidas. Estos últimos son los más utilizados debido a que son más específicos y sensibles aunque más difíciles de automatizar []. La figura 2 esquematiza la serie de etapas necesarias para el desarrollo de inmunoensayos en fase sólida e inmunosensores [a]. La primera de ellas, comprende el diseño de una superficie bio funcional, que expone el elemento de reconocimiento (anticuerpo (A) o antígeno (B)). Esta superficie provee una forma simple de separar los reactivos unidos de los libres en las etapas posteriores y puede ser integrada a cualquier técnica de detección disponible para análisis superficial. En el desarrollo de estos métodos en fase sólida, el principal objetivo es inducir una interacción fuerte y estable del elemento de reconocimiento con la superficie sin alterar su actividad biológica. La segunda etapa, incluye el bloqueo de los sitios superficiales libres para evitar la adsorción inespecifica en las etapas posteriores, en consecuencia, sólo el evento de biorreconocimiento ocasionará un cambio detectable en el sistema. La tercera etapa, comprende el evento de biorreconocimiento (interacción antígenoanticuerpo). La alta especificidad de este evento permite sólo la detección de un antígeno especifico en una mezcla de antígenos (A) o un anticuerpo específico en un suero que presenta una mezcla de anticuerpos (B). Finalmente, se lleva a cabo la etapa de detección del evento de biorreconocimiento empleando alguna técnica adecuada (electroquímica, óptica, térmica, etc). ¿Cuál es la diferencia, entonces, entre los inmunoensayos en fase sólida y los inmunosensores? Para algunas aplicaciones es necesario detectar en tiempo real el evento de biorreconocimiento, por lo que la idea de un inmunosensor surge como la evolución de un inmunoensayo en fase sólida en el cual la detección ocurre de manera continua [2]. En el caso de los inmunoensayos en fase sólida, el evento de biorreconocimiento generalmente se detecta a través del agregado de un anticuerpo secundario marcado, mientras que en los inmunosensores la superficie biofuncional está integrada a un sistema transductor de la señalTal como se esquematiza en la figura 3, la detección de la señal en los inmunoensayos, depende de la marca que presente el anticuerpo secundario. Algunas marcas pueden ser detectadas visualmente o a través de los instrumentos adecuados que permiten revelar el evento de biorreconocimiento con un alto grado de sensibilidad. Una de las marcas más utilizadas son las enzimas, que catalizanreacciones químicas que actúan como señal. La mayoría de estas reacciones enzirnáticas utilizan un sustrato cromogénico, quimioluminiscente o fluorescente que produce una señal que puede ser detectada visualmente, por un espectrofotómetro, un luminómetro o un fluorómetro [4, 5, 6]. Tanto los sustratos como las enzimas pueden ser inestables y requerir almacenamiento especial para mantener su actividad, lo cual constituye una desventaja para este tipo de detección. Existen otras marcas, tales como los colorantes fluorescentes, radiactivos o quimioluminiscentes que confieren una alta sensibilidad al ensayo, pero requieren instrumentación especializada [7, 8]. Finalmente, otras marcas comúnmente utilizadas incluyen partículas de oro, de látex y magnéticas o paramagnéticas [9] que son bastante estables en una variedad de condiciones ambientales y pueden ser detectadas visual o instrumentalmente. El transductor de la señal en los inmunosensores es la superficie biofuncional o se encuentra en estrecho contacto con ella (figura 3). En estos casos, el evento de biorreconocimiento genera una señal de tipo electroquímica (pote nciométrica, amperométrica o conductimétrica) [lo, 11], óptica (que puede ser detectada mediante Resonancia de Plasmón Superficial, SPR, Elipsometría, Espectroscopía deFluorescencia, Quimioluminiscencia o Electroluminiscencia) [12, 13, 141 o por cambios en la masa debido a la formación del inmunocomplejo (Microbalanza de Cristal de Cuarzo, QCM) [15, 16]. El mayor impedimento en el desarrollo de inmunosensores directos, es la falta de suficiente sensibilidad para detectar analitos a bajas concentraciones. En consecuencia, la utilidad de estos dispositivos se hace más importante si se emplea una estrategia adecuada para amplificar el evento de biorreconocimiento de manera tal que se observen cambios de señal más pronunciados [17]. Por esta razón, en algunos casos, la detección es indirecta a través de un anticuerpo secundario marcado que genera la señal detectada a través del transductor del inmuonosensor [2, 18]. Las marcas más empleadas en los métodos indirectos son las enzimáticas [19], aunque también se emplean marcas fluorescentes, quimioluminométricas y electroquímicas [18].
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