Universidad de Valladolid – Repositorio Documental
2019
Sensores y biosensores nanoestructurados basados en nanoarcilla para la detección de catecol
ISABEL IZCARA SANZ

Resumen

En el presente TFG se han desarrollado nuevos sensores y biosensores nanoestructurados basados en la técnica de Layer by Layer (LbL) para la detección de catecol, un componente fenólico de interés para la industria alimentaria. Para la fabricación de las películas LbL se utilizaron una nanoarcilla de aluminosilicato, polietilenimina y ftalocianina de cobre, que es un material sensible con propiedades electrocatalíticas. La nanoarcilla se ha utilizado con el objetivo de mejorar la adhesión entre las películas. Se ha  comparado la respuesta electroquímica de los sensores, con y sin nanoarcilla en su estructura, con el fin de estudiar si la presencia de este material mejora la fijación de la ftalocianina de cobre en las películas LbL. Además, a partir de los sensores LbL fabricados se ha desarrollado un biosensor basado en una enzima oxidorreductasa para mejorar la respuesta electroquímica de los
sensores LbL.

Los sensores exhibieron excelentes prestaciones frente a catecol con LDDs de 0,987 µM para el sensor LbL con presencia de nanoarcilla y de 1,16 µM para el sensor LbL sin nanoarcilla. Para el biosensor LbL con nanoarcilla desarrollado se obtuvo un LDD de 0,938 µA, similar al obtenido con respecto a su análogo no enzimático.

Los sensores LbL se caracterizaron mediante técnicas de espectroscopía UVVis y FTIR. La técnica electroquímica de voltametría cíclica se ha aplicado para estudiar la reproducibilidad, repetitividad, límites de detección y  comportamiento dinámico de los sensores y el biosensor desarrollados.

JUSTIFICACIÓN Y OBJETIVOS

El sector de la industria se encuentra en plena revolución industrial 4.0, también denominada revolución inteligente o tecnológica, que se basa en introducir las nuevas tecnologías para controlar cualquier proceso de producción desde su inicio hasta que es recibido por el consumidor, lo que conlleva un nuevo modelo de organización y de control de la cadena de ciclo de vida de un producto.

La industria agroalimentaria es una rama del sector industrial importante, que también está viviendo su “Food industry 4.0”, siendo imprescindible para poder dotar a las materias primas primarias el valor añadido necesario. La industria alimentaria en la Unión Europea tiene un papel importante en la economía, llegando a facturar más de 1.109.000 millones de euros y cuenta con 294.000 empresas. El sector agroalimentario español es líder en producción ocupando el quinto puesto del ranking europeo con un 8,7% [1].

La última Estadística Estructural de Empresas del INE (Instituto Nacional de Estadística), confiere al sector alimentario y de bebidas en España como la primera rama del sector industrial con 31.342 empresas lo que representa el 24,8% del sector industrial. Castilla y León es la comunidad líder en la producción agroalimentaria con la mitad de producción nacional de cereal, azúcar, patata y vino [1].

El objetivo principal de la industria 4.0 se centra en desarrollar sistemas para una toma de decisiones más rápida, inteligente y competitiva a través de una adecuada digitalización con un análisis de una gran cantidad de datos. La industria agroalimentaria tiene que asegurar, a través de análisis y normas legisladas, un control en la calidad de los alimentos muy estricto, lo que
traducido en el análisis de los alimentos requiere desarrollar pruebas de detección más fiables que puedan complementarse con los nuevos sistemas de tratamiento de datos inteligente que eso conlleva.

La elaboración de sensores más selectivos y eficaces es uno de los objetivos del Grupo UvaSens, creado en 1992 en la Escuela de Ingenierías Industriales de Valladolid por la Profesora María Luz Rodríguez Méndez, que ha enfocado su línea de investigación en la mejora de métodos de determinación analítica y en la creación de nuevos sensores nanoestructurados más precisos,  reproducibles y fiables que permitan adaptarse a los diversos cambios del desarrollo industrial.

Este Trabajo de Fin de Grado se ha basado en desarrollar un nuevo sensor electroquímico y nanoestructurado mediante la técnica de multiensamblado de capas Layer by Layer, usando nanoarcilla, un nanomaterial de bajo coste y muy accesible, como componente novedoso y principal, entre otros. Además, con el propósito de mejorar la especificidad del sensor nanoestructurado, se ha inmovilizado una enzima oxidorreductasa que es capaz de detectar mejor los fenoles de interés en la industria alimentaria.

 

Palabras clave: Sensor nanoestructurado; Layer by Layer; Nanoarcilla; Metalftalocianina; Biosensor.