(bio) sensores químicos avanzados para medida in situ

( B I O ) S E N S O R E S Q U Í M I C O S AVA N Z A D O S
PA R A M E D I DA I N S I T U D E L A C A L I DA D
DE AGUAS BASADOS EN ELEMENTOS
ESPECÍFICOS DE RECONOCIMIENTO
Y L E C T U R A M U LT I F U N C I O N A L I N T E G R A DA
FUTURSEN
http://www.ucm.es/info/futursen/
| RESUMEN|
Grupo UAM
Grupo FQS-UAM (Universidad Autónoma de Madrid Facultad de Ciencias)
Grupo de Físicoquímica de Superficies
Coordinador: CARLOS PALACIO ORCAJO
El objetivo prioritario del programa FUTURSEN es el desarrollo de nuevos sistemas sensores y biosensores basados en moléculas luminiscentes de última generación, polímeros de impronta molecular artificiales
y microalgas mutantes como elementos específicos de reconocimiento.
Grupo UAH
La lectura de los (bio) sensores se realizará mediante un sistema integrado, producto de la microtecnología, basado en optoelectrónica (fluorescencia y quimioluminiscencia) y en sensores electrónicos, que permita monitorizar in situ simultáneamente diversos parámetros químicos
y biológicos claves para determinar la calidad del agua superficial o subterránea. El proyecto plantea el desarrollo y fabricación final de un
demostrador capaz de realizar la monitorización propuesta.
Grupo GRIFO (Universidad de Alcalá - Escuela Politécnica Superior)
Grupo de Ingeniería Fotónica, Departamento de Electrónica
Coordinador: ÓSCAR ESTEBAN MARTÍNEZ
Grupo INTERLAB (Interlab IEC, S.A.)
Coordinador: JESÚS DELGADO ALONSO
Grupo INDRA (INDRA SISTEMAS, S.A.)
Coordinador: CARLOS DE MIGUEL GIL
Caracterización de superficies sensoras de semiconductor GaN funcionalizadas con aminosilanos, mediante espectroscopia de fotoelectrones X (XPS) resuelta en ángulo.
| L Í N E A S D E T R A BA J O D E S TAC A DA S |
5. Desarrollo de sensores SPR y fluorescencia EW (sobre fibra óptica).
1. Desarrollo de elementos biológicos de reconocimiento (microalgas).
2. Desarrollo de transductores opto-químicos y quimioluminiscentes.
Luz actínica azul ON (min)
3 1...
Biosensor luminiscente sobre fibra óptica para la medida de simazina en agua,
55
basado en microalgas como elementos de reconocimiento, monitorizando la
N2
50
marisma del Parque Nacional de Doñana en el observatorio del Bolín.
45
O/°
PROGRAMAS DE ACTIVIDADES
DE I+D DE LA COMUNIDAD
DE MADRID
Agua
40
35
Luz actinica
Agua
Agua
N
EtHN
NHEt
N
N
30
CI
25
0
100
Membranas
biosensora
Sensor de O2
200
300
400
time / min
Caracterización de fibras ópticas y materiales de reconocimiento para sensores
químicos y respuesta de sensores de resonancia de plasmones superficiales (SPR)
www.madrimasd.org
Señal analítica (luminiscencia del indicador) del biosensor sobre fibra óptica
selectivos basados en absorción
para monitorizar pesticidas en aguas basado en la interrogación de la funOPTOSEN®
ción fotosintética de Dictioshaerium chloreloides inmovilizadas (patente solicitada).
Esquema del biosensor luminiscente sobre fibra óptica para la medida de pesticidas (simazina en la figura) en agua basado en microalgas como elementos
6. Estudio de superficies atómico/molecular.
7. Validación analítica (laboratorio/campo).
8. Fabricación de demostradores.
3. Desarrollo de elementos biomiméticos de reconocimiento.
de reconocimiento (patente solicitada).
| INFRAESTRUCTURA
CIENTÍFICO-TECNOLÓGICA|
| SOCIOS|
UCM
Coordinador
GUILLERMO ORELLANA MORALEDA (Universidad Complutense de Madrid)
Socios
Grupos UCM
Grupo GSOLFA (Universidad Complutense de Madrid Facultad de Ciencias Químicas)
Grupo de Sensores Optoquímicos y Laboratorio de Fotoquímica Aplicada
Departamentos de Química Orgánica I y Química Analítica
Coordinador: GUILLERMO ORELLANA MORALEDA
Grupo COVEMI (Universidad Complutense de Madrid Facultad de Veterinaria)
Grupo de Control Veterinario Microbiológico
Departamentos de Producción Animal y Sanidad Animal
Coordinador: EDUARDO COSTAS COSTAS
Microesferas de polímero de impronta molecular (MIP) sintetizado en el laboratorio capaz de emular a un anticuerpo para el reconocimiento específico de
residuos de antibióticos ß-lactámicos en aguas.
4. Desarrollo e integración de matrices de sensores electrónicos y componentes ópticos.
· Laboratorio de síntesis orgánica e inorgánica (GSOLFA), para preparación de sondas moleculares e inmovilización de fluoróforos. La confirmación estructural de las nuevas moléculas sintetizadas se lleva a
cabo en los Centros de Asistencia a la Investigación y/o en las instalaciones del Dpto. de Química Orgánica.
· Laboratorio de espectroscopía y medición por fibra óptica (GSOLFA), dotado de espectrofotometría, reflectancia y fluorescencia.
· Laboratorio de Fotoquímica Solar al aire libre (GSOLFA)
· Laboratorio COVEMI de análisis sanitarios de microorganismos en aguas
y otras matrices (aspergillosis, micotoxinas, dermatomicosis, cianotoxinas y toxinas microalgales).
UPM
· Laboratorio de análisis de materiales a escala micrométrica y nanométrica ISOM. La CT-ISOM es la única Infraestructura Científica y
Tecnológica Singular (ICTS) universitaria de la Comunidad de Madrid.
La lista de servicios que ofrece se puede consultar con todo detalle
en la dirección http://www.isom.upm.es/isom/CT-ISOM/servicios.php
Grupo AOCG (Universidad Complutense de Madrid - E.U.
Óptica)
Grupo Complutense de Óptica Aplicada
Departamento de Óptica
Coordinador: AGUSTÍN GONZÁLEZ CANO
UAM
· Laboratorio FQS de análisis de superficies por técnicas de XPS, ARXPS,
AES, ISS, UPS y AFM.
Grupo UPM
Grupo GDS-ISOM-UPM (Universidad Politécnica de
Madrid - E.T.S.I. de Telecomunicación)
Grupo de Desarrollo de Semiconductores, Instituto de
Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología
Coordinador: MIGUEL ÁNGEL SÁNCHEZ GARCÍA
UAH
Microsensor electrónico de pH integrado basado en semiconductores GaN crecidos por epitaxia de haces moleculares. En la parte superior se muestra la caracterización de su superficie mediante AFM.
· Laboratorios GRIFO y AOCG (UCM) para evaluar y caracterizar el comportamiento de sensores ópticos tanto en reflectancia y transmitancia
como en la distribución espectral de la energía reflejada o transmitida
dentro del rango vis-nir, así como el procesado de fibras ópticas.
| P U B L I C AC I O N E S Y PAT E N T E S R E L E VA N T E S |
• E. Bañares-España, V. López-Rodas, E. Costas, C. Salgado y A. Flores-Moya. “Genetic variability associated with photosynthetic pigment concentration, and photoche-
• J.L. Urraca, M.C. Moreno-Bondi, G. Orellana, B. Sellergren y A. J. Hall. “Molecularly imprinted polymers as antibody mimics in automated on-line fluorescent compe-
• A. Navarro, C. Rivera, R. Cuerdo, J.L. Pau, J. Pereiro y E. Muñoz. “Low frequency noise in InGaN/GaN MQW-based photodetector structures”. Phys. Stat. Sol. (A) 2007,
titive assays”. Anal. Chem 2007, 79, 4915–4923.
• G. Orellana, D. García-Fresnadillo y M.C. Moreno-Bondi “Carbamate pesticides sensing with a catalytic biosensor and molecularly engineered luminescent dyes”. Afinidad 2007, 64,257–264.
• N. Pérez-Ortíz, F.Navarro-Villoslada, G.Orellana y F. Moreno-Jiménez. “Determination of the oxygen permeability (Dk) of contact lenses with a fiberoptic luminescent
mical and non-photochemical quenching, in strains of the cyanobacterium Microcystis aeruginosa”. FEMS Microbiol. Ecol. 2007 (en prensa).
204, 262-266.
• C. Rivera, J.L. Pau, E. Muñoz, “Photocurrent gain mechanism in schottky barrier photodiodes with negative average electric field”. Applied Physics Letters 2006, 89, 263505.
• Ó. Esteban, A. González-Cano, N. Díaz-Herrera, M. C. Navarrete. “Absorption as a selective mechanism in surface plasmon resonance fiber optic sensors”. Opt. Lett.,
2006, 31, 3089-3091.
sensor system”. Sensors Actuators B: Chem. 2007, 128, 394–399.
• G. Orellana y D. Haigh. “New trends in fiber-optic chemical and biological sensors”. Curr. Anal. Chem. 2007 (en prensa)
• E. Costas, E. y V. López Rodas. “Copper sulphate and DCMU-herbicide treatments increase asymmetry between sister cells in the toxic cianobacteria Microcystis aeru-
Patentes relevantes
ginosa: Implications for detecting environmental stress”. Water Research 2006, 40, 2447-2451
• V. López-Rodas, E. Maneiro y E. Costas. “Adaptation of cyanobacteria and microalgae to extreme environmental changes derived from anthropogenic pollution”. Limnetica 2006, 25 (1-2), 133-139
• V. López-Rodas, A. Flores-Moya, E. Maneiro, N. Perdigones, F. Marva, M.E. García y E. Costas. “Resistance to glyphosate in the cyanobacterium Microcystis aeruginosa as result of preselective mutations”. Evolutionary Ecology 2007 (en prensa).
Biosensor óptico con alta sensibilidad y especificidad a contaminantes ambientales basado en la producción de oxígeno molecular por microalgas sensibles y
resistentes. G. Orellana, M. V. López-Rodas, E. Costas, E. Maneiro, D. Haigh. Patente Española (sol.) P2007001905. (Financiada por Genoma España)
Celda de medida, analizador, procedimiento, programa de ordenador y soporte de dicho programa para medir DBO. M. Bedoya, J. Delgado, E. García Ares, J. Luis
García, G. Orellana, M. C. Moreno-Bondi. Patente Española (sol.) P200603300.