Plataforma portable de instrumentación miniaturizada y automatizada basada en biosensores electroquímicos para la detección de analitos de interés clínico y alimentario

• Autores: Karim Kaci Danylchuk
• Directores de la Tesis: Guillermo González de Rivera Peces (dir. tes.), Tania García Mendiola (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2024
• Idioma: español
• Número de páginas: 135
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen
  • español

    Este trabajo presenta el planteamiento, diseño y desarrollo de un instrumento de punto de atención al paciente, conocido como PoC de sus siglas en inglés Point-of-Care, para la detección electroquímica de patógenos de interés como virus (SARS-CoV-2) y bacterias (Listeria o Salmonella) a partir de su código genético.

    El equipo diseñado toma como base de partida el concepto de un sistema que incluye un potenciostato de varios canales y una cámara de hibridación, desarrollándolo para obtener una plataforma de instrumentación portable, miniaturizada y de bajo coste. Esta plataforma biosensora se basa en el uso de electrodos serigrafiados desechables (SPE) y registra la intensidad de corriente frente a un potencial obtenida mediante el uso de indicadores electroquímicos tras la reacción de reconocimiento con el analito de interés (secuencias de virus o bacterias).

    El dispositivo ha sido diseñado para obtener la mejor relación de señal frente al ruido, ofrecer una interfaz de usuario muy sencilla y brindar la posibilidad de ser utilizado a través de cualquier dispositivo (ordenador, teléfono móvil o tablet), así como de tener un tamaño pequeño (10 x 8 x 4 cm) y portable (< 250g) con un coste de fabricación barato (250€).

    Sus módulos principales son una tarjeta de control, una tarjeta de adquisición de datos con varios canales y una cámara de hibridación, siendo este último de uso opcional.

    Para demostrar la validez del instrumento desarrollado, se han realizado pruebas para detectar secuencias de ADN características del virus SARS-CoV-2 y bacterias como la Listeria y la Salmonella. Los resultados obtenidos demuestran que el sistema desarrollado es capaz de detectar secuencias de estos patógenos, además, la metodología ha sido aplicada para la detección de muestras reales de pacientes de COVID-19 sin la necesidad de usar técnicas de amplificación con la reacción en cadena de la polimerasa, bien conocida como PCR. Los resultados concuerdan con los obtenidos utilizando un potenciostato convencional, validando la utilidad del dispositivo

  • English

    This work presents the approach, design and development of a Point-of-Care (PoC) instrument for the electrochemical detection of pathogens of interest such as viruses (SARS-CoV-2) and bacteria (Listeria or Salmonella) based on their genetic code.

    The designed equipment takes as a starting point the concept of a system that includes a multi-channel potentiostat and a hybridization chamber, developing it to obtain a portable, miniaturized and low-cost instrumentation platform. This biosensor platform is based on the use of disposable screen-printed electrodes (SPE) and records the current intensity against a potential obtained using electrochemical indicators after the recognition reaction with the analyte of interest (sequences of viruses or bacteria).

    The device was designed to achieve the optimal signal-to-noise ratio, provide a highly user-friendly interface and offer the flexibility of use across various devices (computer, mobile phone or tablet). Additionally, it was engineered to be compact in size (10 x 8 x 4 cm), lightweight (< 250g) and cost-effective to manufacture (€250).

    Its main modules are a control board, a multi-channel data acquisition board and a hybridization chamber, the last one being an optional use module.

    To demonstrate the validity of the developed instrument, tests were conducted to detect DNA sequences characteristic of the SARS-CoV-2 virus and Listeria and Salmonella bacteria. The results obtained demonstrate that the developed system is capable of detecting sequences of these pathogens, furthermore, the methodology has been applied for the detection of real COVID-19 patient samples without the need for polymerase chain reaction amplification techniques, commonly known as PCR. The results obtained agree with those obtained using a conventional potentiostat, thereby validating the utility of the device