Immunoanalytical strategies based on magnetic carriers for food safety

• Autores: Tamara Inés Laube Chavez
• Directores de la Tesis: María Isabel Pividori (dir. tes.), Salvador Alegret Sanromà (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2013
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Jean-louis Marty (presid.), Mercè Martí Ripoll (secret.), Ángel Montoya Baides (voc.)
• Materias:
  • Química
    • Química analítica
  • Ciencias de la vida
    • Inmunología
      • Inmunoquímica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: DDD
• Resumen

  • Los alérgenos y contaminantes alimentarios representan uno de los problemas de salud pública más extendidos del mundo. El monitoreo de posibles contaminantes resulta importante para la protección del consumidor así como también para controlar el cumplimiento de las regulaciones internacionales de etiquetado. La seguridad alimentaria sólo puede ser asegurada a través de la implementación de sistemas de control de calidad a lo largo de toda la cadena de producción desde la materia prima hasta el consumidor final. En este contexto, la disponibilidad de métodos rápidos, confiables y altamente sensibles resulta imperativo para su utilización como alarma en la detección de contaminantes, permitiendo una respuesta inmediata. Actualmente se dirigen grandes esfuerzos al desarrollo de metodologías simples, selectivas y económicas para la detección in situ de diferentes analitos en matrices complejas. En esta tesis se han desarrollado y evaluado nuevas estrategias inmunoanalíticas para la seguridad alimentaria, basadas en la integración de micro y nanopartículas así como bionanopartículas modificadas. Dos analitos de diferentes tamaños y características fueron estudiados como modelo: por un lado la gliadina, como alérgeno proteico, y por otro, la Salmonella, como ejemplo de patógeno alimentario. Se evaluaron diferentes formatos de inmunoensayo (competitivo y sándwich, directo e indirecto), aprovechando las ventajas del uso de partículas magnéticas como soporte sólido. Los resultados obtenidos fueron evaluados tanto por detección óptica como electroquímica, utilizando magneto inmunoensayos o inmunosensores, respectivamente. En todos los casos, las señales fueron obtenidas mediante conjugados con la enzima peroxidasa como marcadores ópticos o electroquímicos, analizando tanto el desempeño analítico como el efecto matriz a través de muestras alimentarias dopadas. En el caso de la integración de partículas magnéticas para la detección de gliadina, se desarrolló una estrategia competitiva que permitiera tanto la detección de la proteína nativa como también de fragmentos hidrolizados durante la producción de alimentos. Se obtuvieron excelentes límites de detección (del orden de ?g L-1), muy por debajo de los 20 mg kg-1 establecidos por las regulaciones europeas para alimentos libres de gluten. Adicionalmente se lograron excelentes valores de recuperación al analizar muestras alimentarias dopadas como leche y cerveza libre de gluten. También se evaluó por otro lado, la integración en los inmunoensayos de bionanomateriales como los bacteriófagos, utilizando el P22 como modelo para la detección de Salmonella. Se diseñaron bionanopartículas híbridas a través de i) la inmovilización de bacteriófagos sobre micro y nanopartículas magnéticas, y ii) la modificación de la cápside con marcas de biotina. Los fagos altamente biotinilados obtenidos fueron empleados tanto para la marcación de bacterias, al unirse con marcadores fluorescentes, ópticos o electroquímicos conjugados a estreptavidina, así como para la captura al ser acoplados a partículas magnéticas modificadas con estreptavidina. Las bionanopartículas fueron caracterizadas mediante numerosas técnicas, como métodos de cultivo microbiológico, electroforesis, microscopía confocal de fluorescencia, así como microscopías electrónicas de barrido y transmisión. En todos los casos, se desarrollaron estrategias no competitivas integrando los fagos como marca o elemento bioreconocimiento. Se logró una considerable reducción del tiempo de detección de 3 a 5 días necesarios en las técnicas microbiológicas clásicas, a tan sólo 2-4 hs. Adicionalmente, se alcanzaron límites de detección excepcionales, lográndose detectar por debajo de 102 CFU mL-1 de Salmonella en muestras de leche, y tan sólo 1 CFU en 25 mL luego de 6 hs de preenriquecimiento. Por último, cabe destacar que en todos los casos se obtuvo mejor sensibilidad y menor efecto matriz utilizando detección electroquímica. En consecuencia, los biosensores desarrollados resultan en una herramienta prometedora para aplicaciones dentro del campo alimentario debido a su capacidad de detección rápida e in situ, así como también la facilidad de miniaturización y compatibilidad para producción en masa.