RESUMEN: Un biosensor es un dispositivo bioqumico-electrnico que permite identificar, transformar y cuantificar un evento biolgico. Est compuesto por la combinacin de un bioreceptor, componente biolgico y un transductor, mtodo de deteccin. Son de gran ayuda en la medicina ya que son capaces de realizar cientos de medidas con un nico biosensor, realizar diagnsticos, etc.; aumentando la rapidez del proceso y de manejo ms sencillo. Por tal motivo se quiere dar a conocer a los biosensores como herramientas facilitadoras, de forma que integremos en el sector de salud del Per biosensores modernos que faciliten diagnsticos y as poder cambiar la forma de atencin en los centros de salud.

PALABRAS CLAVES: Biosensor, dispositivo, bioreceptor, componente bilgico, transductor, diagnsticos. ABSTRACT: A biosensor is a biochemical-electronic device that can identify, and quantify transform a biological event. It comprises the combination of a bioreceptor, biological component and a transducer, the detection method. They are helpful in medicine because they are capable of performing hundreds of measurements with a single biosensor, diagnostics, etc..; increasing the speed of the process and easier handling. Therefore we want to inform as biosensors enabling tools, so we integrate in the health sector of modern Per biosensors that facilitate diagnosis and be able to change the way care in health centers. KEYWORDS: Biosensor, device, bioreceptor, bilgico component, transducer diagnostics.

1. INTRODUCCIN

Un biosensor es una herramienta o sis -ema analtico compuesto por un material biolgico inmovilizado (enzima, anticuerpo, clula entera, orgnulo o combinaciones, etc.), en ntimo contacto con un sistema transductor adecuado que convierta la seal bioqumica en una seal elctrica cuantificable[1]. La caracterizacin de un biosensor en la medicina son: a) Sensibilidad Alta, para ciertos analtos como los xenobiticos con efectos sobre la salud, incluso a concentraciones de partes por billn (g/L). b) Selectividad Alta, para que el dispositivo interaccione exclusivamente con el compuesto de inters y no con otros. Mediante elementos de reconocimiento especficos. c) Confiabilidad Alta, los sistemas de transduccin se disean de manera que no puedan ser alterados (o lo sean mnimamente) por la muestra. d) Tiempo de vida Largo, que no obligue al empleo del dispositivo por cortos perodos desde su fabricacin ni a sustituciones frecuentes del mismo. Lo que depende de su estabilidad qumica, fsica y mecnica. e) Bajo costo de produccin, operacin y mantenimiento [2]. Su clasificacin es dependiendo de la naturaleza del material biolgico siendo a) Biosensores catalticos, cuyos receptores pueden ser enzimas, tejidos o clulas. Son los biosensores mejor conocidos y los ms aplicados. b) Biosensores de afinidad, donde los receptores son anticuerpos, cidos nucleicos, receptores, etc. y en funcin del sistema de transduccin utilizado:

*Electroqumicos, entre estos tenemos : a) Anemomtricos: Determinan corrientes elctricas asociadas con los electrones involucrados en procesos redox. b) Potenciomtricos: Usan electrodos selectivos para ciertos iones. c) Conductimtricos: Determinan cambios en la conductancia asociados con cambios en el ambiente inico de las soluciones. *pticos De onda evanescente y de resonancia de plasma superficial. *Piezoelctricos, Aprovechan las propiedades elctricas de los cristales: En transistores, chip, transmisores y emisores de radio. Detectan variaciones muy pequeas en la frecuencia de resonancia: cantidades de hasta un ngr/c2. *Termomtricos y pueden ser de sensores bioqumicos y TELISA. *Nanomecnicos.[3] Los biosensores hoy en da son aplicados en qumica clnica, medicina , veterinaria, agricultura, medio ambiental, monitorizacin de procesos industriales. En este trabajo se pretende mostrar cmo se pueden aplicar los biosensores en el sector salud peruano para ayudar a optimizar y disminuir el tiempo de diagnstico de enfermedades de la poblacin peruana permitiendo un tratamiento oportuno a la enfermedad y un mejor seguimiento adecuado al paciente.

2. PROBLEMA 2.1. PROBLEMTICA DEL PROYECTO En el Per existe an diagnsticos y pruebas de anlisis ya sea de sustancias qumicas o biolgicas, que suelen ser laboriosas, consumen mucho tiempo y en la mayora de la ocasiones requieren personal especializado para su manejo. Frente a esto en este proyecto se quiere dar a conocer a los biosensores como una alternativa para dar soluciones a diversos problemas que hay en el sector de salud del Per ofreciendo la posibilidad de obtener medidas directas, continuas, de forma rpida y con alta sensibilidad frente a diagnsticos y pruebas. Muchos biosensores ofrecen tambin las ventajas del pequeo tamao y la portabilidad, por lo que se podran utilizar en cualquier lugar, como el hogar o la consulta del mdico. Esto adems significa que la cantidad de muestra para hacer el anlisis es relativamente baja (de micro a nanolitros), lo que es muy importante si se trata de anlisis de sangre o de ADN o si la muestra es cara o difcil de conseguir. 2.2. DIFICULTADES Aunque los biosensores se han estudiado ampliamente durante un buen tiempo, su comercializacin se ha visto limitada as como tambin por el tema econmico. En general, pueden fabricarse a escala industrial, lo cual redundara en un abaratamiento de los costos de produccin. Asimismo, sus costos de operacin y mantenimiento debern ser bajos. El tamao de estos dispositivos ha sido tambin una dificultad durante un buen tiempo, pero debido a nuevas tecnologas esto va desapareciendo. De ah que las tendencias actuales y futuras vayan encaminadas al desarrollo de tecnologas que permitan superar o minimizar estas limitaciones y ampliar las aplicaciones de estos biosensores en el mercado. 2.3. OBJETIVOS Nuestro principal objetivo es introducir a los biosensores como una herramienta facilitadora de diagnsticos en el sector salud del Per, de tal manera de cambiar la forma de atencin en los centros de salud. Se quiere llegar a obtener resultados a tiempo real o a un cort tiempo ante determinados exmenes mdicos, posibilitando as una actuacin rpida. Ahorrando tiempo, materiales y reactivos; controlando parmetros importantes de manera inmediata y automtica. 3. ANTECEDENTES Y ACTUALIDAD

Los biosensores, al igual que cualquier otro tipo de instrumento o herramienta, han evolucionado a lo largo de la historia. Se puede decir que el padre de estos dispositivos es Leland C. Clark Jr., que en 1956 finaliz sus trabajos con el electrodo de O2, pero no se conform y con la idea de ampliar su uso al de medir ms analtos en el cuerpo humano, en 1962 propuso

hacer sensores ms inteligentes. [4] Anteriormente se ha logrado monitorear la glucosa en pacientes con diabetes (conductor histrico mercado), Teledeteccin de bacterias aerotransportadas (en actividades de contador bioterrorista), Deteccin de patgenos, determinar los niveles de sustancias txicas, antes y despus de biorremediacin, Medicin analtica (rutina de cido flico, biotina, vitamina B12 y cido pantotnico), determinacin de residuos de drogas en los alimentos, descubrimiento de medicamentos, evaluacin de la actividad biolgica de nuevos compuestos, deteccin de metabolitos txicos como micotoxinas, detectores cancergenos y en otros casos capaces de detectar iones sodio y potasio en el sudor de las personas cuando estn realizando alguna actividad deportiva.[5] Actualmente los investigadores universitarios e industriales han estado trabajando constantemente hacia desarrollos numerosos que le estn dando forma a plataformas nuevas para desarrollar biosensores diagnsticos indoloros, exactos y selectivamente sensibles. El xito de los biosensores radica en el hecho de que se han convertido en la escogencia inevitable como una herramienta diagnstica rentable. Con el tiempo, ms personas han empezado a aceptar los biosensores como el dispositivo mdico potencial que tiene la capacidad de suministrar diagnsticos exactos, eficientes y fciles de usar. Por lo tanto, a medida que los mdicos buscan alternativas tcnicas ms fciles y simples para el diagnstico, y los pacientes se preparan para aceptar tcnicas ms simples y rentables, el campo de los biosensores ha recibido aparentemente el mejor mpetu para crecer. Globalmente, el nmero de personas que requieren atencin mdica est aumentando debido a la inclemente explosin de la poblacin. Ms an, las personas estn sucumbiendo a dolencias variadas debido a sus prcticas diarias insalubres o riesgos ocupacionales. Este aumento en el nmero de pacientes es la razn vital detrs del impulso en la industria de biosensores. Ms an, los biosensores han demostrado que son tiles para muchas aplicaciones en el campo de la deteccin de dolencias mdicas as como para el diagnstico analtico. Desde el diagnstico de enfermedades agudas como el cncer y la monitorizacin de la glucosa sangunea, la exigencia para un biosensor amigable, eficiente y compatible, es imperativa. Debido al incremento en la demanda, los biosensores estn experimentando un crecimiento rpido en la industria, en comparacin con cualquier otro dispositivo mdico o instrumento. [6] Se est explotando exhaustivamente el mecanismo de los biosensores industriales de hoy, as como las tecnologas nueva para desarrollar biosensores ms efectivos. A continuacin se mencionara algunas novedades recientemente: a) biosensores que se imprimen sobre la piel humana, b)textil que registra la temperatura del cuerpo y los latidos del corazn, c)nanobiosensores, d) monitoreo de los niveles de glucosa en la sangre a

travs de las lgrimas, e) biosensores) Revisar hasta 131 parmetros de la sangre y obtener los resultados en un tiempo de 6 a 8 minutos.[7] 4. MTODO

Los biosensores han sido desarrollados como mtodos analticos, cuantitativos o semicuantitativos para detectar determinados analtos o compuestos especficos [8]. Los biosensores usan un mtodo de integracin entre sensores moleculares, sintetizados por determinadas clulas, con transductores electrnicos u optoelectrnicos. El transductor convierte la interaccin fsico-qumica entre la biomolcula y su analto especfico, en una seal que es amplificada y registrada como resultado analtico. Mediante la combinacin apropiada de la biomolcula (anticuerpo monoclonal, enzima, microorganismo, o receptor) con el transductor (optoelectrnico, amperomtrico, piezoelctrico, transistor de efecto de campo, etc.), puede desarrollarse un biosensor y aplicarse a un requerimiento analtico particular. (Figura1)

Figura 1.Metodo de integracin de un biosensor El sistema electrnico incluye un amplificador de seal, el procesador y la pantalla. Transductores y la electrnica se pueden combinar, por ejemplo, en los sistemas de microsensores basados en CMOS. [9] Para tener un mejor resultado adicionalmente se trabajara junto a un sistema mdico asistido por un ordenador que permitiera, a travs de un completo software, la creacin de imgenes, diagramas o grficos personalizados del paciente. El Sistema aportara una valiosa informacin acerca del organismo, indicndonos su estado de salud funcional, bien de forma general, bien por sistemas orgnicos, llegando a ser una referencia estable en el control y evolucin de cualquier terapia, permitiendo obtener un compendio de parmetros funcionales para afinar al mximo las acciones individualizadas sobre el paciente.[10 ]

*Rango de medida, linealidad, minimizacin de interferencias, velocidad de respuesta, etc.

dm: espesor de la membrana Dm: difusividad del oxgeno a travs de la membrana. po: presin parcial de oxgeno en el lquido N: nmero de electrones por mol de oxgeno reducido F: constante de Faraday (= 96,500 coul/mol) A: rea del ctodo Pm: permeabilidad de la membrana al oxgeno. *Tiempo de Respuesta *Corriente transitoria It del electrodo It = NFA po 1 + 2 S (-1)n exp(-n2p2 Dm t / dm2) pm dm n=1 5. EVALUACIN

Se desea evaluar la facilitacin de diagnsticos una vez implantada esta nueva instrumentacin en el Per. Se efectuar un seguimiento de cada una de las actuaciones, as como de la totalidad del plan, de esta forma se evaluarn los resultados positivos como negativos. As mismo se sigue evaluando este tipo de tema en otros pases, obteniendo cada vez ms nuevas ideas innovadoras. Por ejemplo, una persona podra mandar va Internet, los resultados de la muestra de sangre obtenida en casa, mediante un chequeo rutinario automtico, esto a su vez modificar la forma de atencin en los centros de salud. En un futuro prximo personas mayores podrn estar controladas en su casa con sensores que detecten y pongan en aviso sobre alguna descompensacin orgnica. [11] Otra aplicacin importante en materia de salud consiste en descubrir rpidamente enfermedades nuevas o raras en grupos poblacionales. Tambin se puede incorporar ADN en los sensores, y ver cmo elementos extraos (metales, sustancias orgnicas, sintticas) producidos por la industrializacin, y que estn en el ambiente, afectan el material gentico y causan enfermedades en organismos vivos. Al detectar mutaciones de las cadenas del ADN de un individuo, se podra aplicar medicina preventiva en muchos casos o establecer diagnsticos precoces.

Durante los ltimos aos se han realizado esfuerzos para producir un biosensor electroqumico miniaturizado, usando unos dispositivos electrnicos convencionales llamados transistores de efecto de campo (FETs), ISFETs (dispositivos ion-selectivos) o CHEMFET (sensores qumicos que miden la energa de reaccin con molculas simples). [12] Sin embargo, todava no se han resuelto los problemas fundamentales en la construccin de este tipo de biosensores. Las tecnologas requeridas de inmovilizacin y fabricacin necesitan un mayor desarrollo. La estabilidad trmica y qumica del elemento sensible tiene que ser investigada. En concreto, la encapsulacin se ha convertido en un problema crucial mientras que las propiedades de conduccin de la superficie del material sensor, tal como nitruro de silicio, se han demostrado que son difciles de superar. Estos "chips" sensores (aproximadamente 30 m m de dimetro) son similares a los usados en los ordenadores excepto que la puerta metlica que controla la corriente del transistor es reemplazada por un material orgnico o biolgico. 6. CONCLUSIONES Y TRABAJOS A FUTURO

En este artculo se dio a conocer a los biosensores como una herramienta facilitadora de diagnsticos que resolvera muchas dificultades en el Per, ya que el biosensor ofrece una poderosa herramienta analtica combinando una especificidad mxima en su deteccin, as como una elevada sensibilidad. En un futuro prximo los biosensores tendrn un gran impacto en nuestra vida diaria. Los dispositivos analticos del futuro, como se les ha denominado, combinan una membrana biolgica de reconocimiento molecular en ntimo contacto con un transductor, formando un biodispositivo cuya naturaleza es nica en qumica analtica y que pronto cubrir las actuales necesidades de anlisis rpidos, directos y fiables en el sector clnico. Afortunadamente, con el desarrollo en los ltimos aos de la biotecnologa, la micro/nano-tecnologa, y estrategias novedosas, los biosensores resultan cada vez ms poderosos para la resolucin de problemas de diagnsticos en la medicina. [13] Por otra parte, con el desarrollo de la nanotecnologa, los materiales nanoestructurados encuentran en los biosensores una enorme utilidad, al objeto de mejorar su sensibilidad, debido a su buena biocompatibilidad, propiedades de transferencia electrnica mejoradas y mayor rea superficial. Adems, con el desarrollo de la tcnica de Laboratorio-en-un-chip, proporcionara aspectos novedosos en la investigacin. 7. REFERENCIAS

[1] LEIJA LORENZO: Mtodos de Procesamiento Avanzado e Inteligencia Artificial en Sistemas Sensores y Biosensores, Primera edicin, Mxico, 2009, capitulo 10, Pg.219-243.ISBN 978-607-7815-01-3[2] PETER T. KISSINGER: Biosensors-a perspective, Biosensors and Bioelectronics. Vol-20, 2004 [3] FLORINEL GABRIEL: Sensores Qumicos y Biosensores; Fundamentos y aplicaciones. 2012, pag. 576. ISBN 9781118354230 [4] TRAN MINH C: Biosensors, Ed. Chapman and Hall, London, 1993,217p. [5] LAURA M: Biosensores; Los dispositivos analticos del futuro (I), CSIC, 1995, ISSN0034-8708 [6] FROST and SULLIVAN: Biosensores para los diagnsticos mdicos, Ed. Medinews, 2007. (Disponible en: http://capacitando.blogspot.com/2007/02/biosensores-para-los-diagnsticos-mdicos.html)

[9] MONTAEZ, J.L., RAMOS, E.G., ALEGRET, S. Y DELGADO, R.J: Biosensor de glucosa basado en un biocompsito disperso de grafito-epoxi-platino-glucosa oxidasa, Informacin Tecnolgica, 2011, Pg. 29-40. [10] Biosensores mdicos, nuestro sistema incorpora (E.I.S / HRV / SpO2 / BIA). (Disponible en: http://centroholisticoeis.es/biosensores-m%C3%A9dicos/) [11] S. F. SOUZA: Biosens. Bioelectron. 2001, Pg. 337353.