Biosensores
mais164 de Agosto de 2013
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INSTITUTO DE ESPAÑA
REAL ACADEMIA NACIONAL DE FARMACIA
BIOSENSORES Y BIOCHIPS:
HERRAMIENTAS PARA EL DIAGNÓSTICO
Y LA TERAPÉUTICA
DISCURSO DEL
EXCMO. SR. DON FIDEL ORTEGA ORTIZ DE APODACA
LEÍDO EN LA SESIÓN DEL DÍA 11 DE MAYO DE 2006
PARA SU INGRESO COMO ACADÉMICO DE NÚMERO
Y CONTESTACIÓN DEL
EXCMO. SR. DON VICENTE VILAS SÁNCHEZ
MADRID 2006
A mi querida madre
ÍNDICE
Pag.
SALUTACIÓN Y AGRADECIMIENTOS......................................................... 1
ELECCIÓN DEL TEMA..................................................................................... 7
BIOSENSORES................................................................................................... 8
Clasificación de los biosensores ....................................................................11
MATERIALES, HERRAMIENTAS Y TÉCNICAS PARA LA
CONSTRUCCIÓN DE BIOSENSORES ..........................................................12
Materiales básicos empleados .......................................................................12
Fibras ópticas ............................................................................................12
Electrodos..................................................................................................14
Nanotubos y nanocables............................................................................15
Técnicas de microfabricación........................................................................16
Marcadores fluorescentes y nanopartículas ...................................................19
Metodologías de señalización basadas en transferencia de energía ..............23
ELEMENTOS BIOLÓGICOS DE RECONOCIMIENTO MOLECULAR......27
Sensores biocatalíticos...................................................................................28
Enzimas .....................................................................................................28
Células, tejidos y orgánulos subcelulares..................................................29
Sensores de bioafinidad.................................................................................30
Anticuerpos ...............................................................................................31
Receptores y canales iónicos.....................................................................32
Lectinas .....................................................................................................33
Células.......................................................................................................33
Ácidos nucleicos .......................................................................................34
Aptámeros .................................................................................................34
Ácidos nucleicos peptídicos (PNAs).........................................................35
Polímeros de impresión molecular............................................................35
Métodos de inmovilización ...........................................................................36
Métodos de inmovilización física .............................................................39
Adsorción..............................................................................................39
Atrapamiento ........................................................................................40
Métodos de inmovilización química .........................................................41
Inmovilización mediante enlace covalente ...........................................41
Inmovilización a través de una capa intermedia. ..................................42
SISTEMAS DE TRANSDUCCIÓN..................................................................44
Transductores electroquímicos......................................................................44
Biosensores amperométricos.....................................................................45
Biosensores potenciométricos...................................................................46
Biosensores conductimétricos e impedimétricos ......................................47
Biosensores de efecto de campo ...............................................................48
Transductores ópticos....................................................................................49
Optrodos....................................................................................................50
Resonancia de plasmones superficiales (SPR)..........................................51
Resonancia de espejos...............................................................................52
Interferómetros..........................................................................................53
Reflexión interna total de fluorescencia....................................................54
Transductores másicos...................................................................................55
Transductores termométricos ........................................................................56
Transductor magnético ..................................................................................57
Transductor nanomecánico............................................................................58
APLICACIONES DE LOS BIOSENSORES....................................................59
Composición y biocompatibilidad.................................................................69
LOS BIOCHIPS.................................................................................................71
Nomenclatura y clasificación ........................................................................73
Métodos de fabricación .................................................................................75
Chips de ADN ...............................................................................................76
Gene chip de Affimetrix............................................................................77
HyChip® de Hyseq Inc. ............................................................................79
Incyte Pharmaceuticals Inc (Synteni)........................................................80
Microarrays de proteínas ...............................................................................82
Clases de microarrays de proteínas ...........................................................86
DIAGNÓSTICO Y TERAPÉUTICA................................................................87
Diagnóstico a través del perfil de expresión genética....................................88
Diagnóstico a través del análisis del genotipo...............................................93
Diagnóstico a través del perfil proteómico....................................................94
Información genética y utilidad terapéutica ..................................................97
Integración y estandarización de los datos................................................99
EPÍLOGO ........................................................................................................100
DISCURSO DE CONTESTACIÓN................................................................107
REFERENCIAS...............................................................................................119
1
SALUTACIÓN Y AGRADECIMIENTOS
Excmo. Sr. Presidente
Excmas. y Excmos. Sras. y Sres. Académicos
Señoras y Señores
Soy plenamente consciente de que hoy he llegado hasta aquí gracias a
la generosidad de los miembros de esta Academia y muy especialmente
por la que han demostrado los Excmos. Sres. Académicos D. Antonio
Doadrio López, D. Vicente Vilas Sánchez y D. José Miñones Trillo,
quienes confiaron en mi persona y currículo para que su propuesta
prosperara.
La generosidad hacia mi persona ha sido, sin lugar a duda, una
constante que he disfrutado y compartido con quienes me han
acompañado a lo largo de mi vida, tanto en el plano profesional como
personal. Quizás porque ha sido uno de los principales valores que mi
familia me ha inculcado y que luego he buscado y proyectado en los
demás y hacia los demás.
Debo y quiero aprovechar este acto y esta tribuna para agradecer a
todos los que han hecho posible este acontecimiento, particularmente a
mi padre, quien ha dirigido mi carrera desde el mismo día en que decidí
estudiar la licenciatura en Farmacia. De él he aprendido que la ciencia
representa entrega y pasión por descubrir y crear, así como que el
esfuerzo continuado es el compañero principal del científico, al margen
de los premios y reconocimientos.
2
Recuerdo con gran claridad que siendo niño mi padre solía llevarme las
tardes de domingo a los jardines de las proximidades de la Facultad de
Farmacia de la Universidad Complutense, por aquel entonces la única
que existía en Madrid. Allí coincidíamos con el Profesor Doadrio y su
familia, y mientras ellos, nuestros padres,
...