1. INSTITUTO TECNOLOGICO
DE ALTAMIRA
Desglose de los tipos de sensores
biológicos: bioindicador, biomonitor.
Equipo:
Ana Iza González Martínez
Jaime Jaramillo Alvizo
Rosa Isela Torres Acuña
Karina García Palomares
Keila Anguiano Loaiza

2. Se usan en aplicaciones tan diversas como la detección de minas, análisis
de aguas potables, monitorización de pesticidas, determinación de glucosa
en la sangre e incluso para medir el efecto de los vuelos espaciales en
plantas, animales y personas. Nos estamos refiriendo a los censores
biológicos (en adelante biosensores), que, junto con los sensores
químicos, están adquiriendo un protagonismo cada vez mayor en campos
tan variados como pueden ser el de las ciencias de la salud o el de la
industria. La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC)
define un sensor químico como un dispositivo que de una manera selectiva
responde a la concentración de una especie química. Los biosensores son
sensores biológicos formados por tres elementos básicos: un receptor
(componente biológisito, que transforma la concentración del analito a una
señal medible y un separador (que puede ser una membrana que separa el
elemento biológico del trans (luctor). En un sensor químico el receptor
suele ser un óxido metálico o un polímero orgánico capaz de interactuar
específicamente con el analito. En el caso de los biosensores, el receptor
o componente biológico (que puede estar constituido por enzimas,
anticuerpos, bacterias o ácidos nucleicos) convierte con la ayuda del
transductor físico el proceso bioquímico que se produce en una señal
medíble.

3. Organismo que nos indica ciertas condiciones medioambientales, ya que
poseen un rango de tolerancia suficientemente estrecho para alguna de las
variables. Son sensibles y responden de forma detectable a los cambios.
Tienen diferente comportamiento ante la presencia de contaminantes
(diferente sensibilidad), medimos la presencia/ausencia, cambios
fisio/morfológicos y abundancia. La bioindicación es la comparación entre
localidades para estimar la presencia de contaminantes. Hay varios índices
de bioindicación:
-a nivel de población: Índices bióticos.
-a nivel de comunidad: riqueza, índices
de diversidad y similitud.
Los bioindicadores son de desarrollo
fundamentalmente en campo y algo
en laboratorio.

4. Organismos que permite relacionar la concentración de un contaminante
con los efectos producidos. La monitorización es el seguimiento en los
cambios producidos en las condiciones ambientales y su influencia sobre
el medio. Observaciones regulares. La biomonitorización es el uso de
organismos in situ para identificar y cuantificar un ecosistema (vigilancia
biológica). Según Nimis, 1990, los bioindicadores y bioacumuladores son
biomonitores cuando se conoce una relación cuantitativa entre las
concentraciones de los contaminantes y sus efectos biológicos. Las
ventajas de la biomonitorización es que pone de manifiesto la
biodisponibilidad de los contaminantes, detecta los efectos aún en
procesos de dilución del contaminante y la detección de vertidos
intermitentes. Hay dos tipos de biomonitorización: pasiva (si son
naturales en la zona de estudio) y activa (si los biomonitores son
introducidos).

5. Los requisitos de un biomonitor son que sea fácilmente identificable,
que sean relativamente abundantes y representativos, que se acumule
efecto o contaminante sin morir, que se establezca relación efecto-
concentración, que sean grandes o abundantes para tener biomasa,
que se puedan mantener en el laboratorio, que sean sedentarios y
ubicuos. Los biomonitores tienen una combinación de trabajo en campo
y laboratorio.

6. Uso y aplicaciones de los
biosensores
Los biosensores pueden ser utilizados ampliamente en el análisis clínico, terapéutica,
veterinaria, agricultura, monitorización de procesos industriales y control de polución y
medio ambiental.
Veterinaria, agricultura y alimentación
En este campo hay muchas áreas donde ni siquiera se dispone de
sistemas de análisis convencionales. La introducción de biosensores
adecuados repercutirá con éxito en las siguientes áreas:

7. Cuidado de animales: Control de la fertilidad y de enfermedades infecciosas.
Industrias lácticas: Leche (proteínas, grasa, anticuerpos, hormonas, vitaminas)
Frutas y verduras: Diagnosis viral y de hongos.
Alimentos: Contaminación y toxinas (Salmonella).
Fermentaciones: Mejora la producción y control de calidad.
Industrias de fermentación, producción farmacéutica
Además de la fermentación alcohólica hay un número considerable y cada vez
mayor de sustancias que se están produciendo a escala a partir de cultivos de
células eucariotas y procariotas. La monitorización de estos delicados y caros
procesos es esencial para reducir y mantener bajos costes de producción. Además,
pueden diseñarse biosensores específicos para medir la generación de un
producto de fermentación.

8. El uso de biosensores en los procesos industriales beneficia al fabricante de varias
formas:
Un biosensor pude hacerse compatible tanto con el análisis en línea como con el
muestreo discretizado.
*Proporciona la posibilidad de respuesta rápida y, por lo tanto, un control feedback
mejorado.
*No interfiere el flujo del proceso.
*Un biosensor tiene una vida útil potencial de días, a veces semanas, lo que permite
dedicar al personal técnico a otras tareas.
*Facilita el muestreo rápido y el rechazo de materias primas por debajo del estándar
durante la misma entrega.
*Proporciona un método de monitorización de bajo coste para materias primas y
productos almacenados.
*Proporciona un acceso a medios remotos
*Los biosensores pueden hacerse relativamente baratos.

9. El uso de sensores biológicos de contaminación depende de la
capacidad de discriminar niveles de contaminación, su aplicabilidad a
través de un rango amplio de especies y tener presentes sus
limitaciones: falta de estudios dosis-respuesta y falta de comprensión
de su importancia en los procesos fisiológicos críticos en el ecosistema.
En el uso de bioindicadores se debe demostrar la relación con la
exposición al contaminante, probar en el laboratorio para establecer el
rengo de sensibilidad con estudios de respuestas a diferentes dosis y
escalas de tiempo, validar en estudios de campo a pequeñas escalas
con una o dos especies adecuadas y ampliar el conocimiento a niveles
inferiores (subcelular, celular e histológico). Un indicador biológico es
un organismo o población en la que su presencia o no, abundancia,
vitalidad y respuesta a distintos estímulos se modifican si cambian las
condiciones ambientales originales. Los tipos de efectos son cambios
en la composición de especies, cambios en la diversidad, variaciones
en las tasa de mortalidad, cambios fisiológicos y de comportamiento,
aberraciones morfológicas y fisiológicas y acumulación de
contaminantes en los tejidos.

10. Las ventajas de los sensores biológicos frente a los métodos físico-
químicos son que los límites de detección son menores, que nos
permiten visualizar la dirección y velocidad de contaminación, que frente
a pulsos de contaminación podemos observar la degradación, adsorción
o absorción, nos permite saber el estado de salud del ecosistema, nos
permite ver interacciones de contaminantes, la biodisponibilidad de los
tóxicos, sus efectos acumulativos y la bioacumulación producidas.
Las limitaciones o factores a considerar son su indicación tardía (cuando
el daño ya está producido), requiere expertos que conozcan los
bioindicadores, se necesita información previa para comparar con los
sitios de referencia, la extrapolación del laboratorio siempre tiene
riesgos (no hayamos tenido en cuenta algún factor), en el sistema
natural hay una gran variabilidad inherente, los organismos pueden
resistir a tóxicos, no detecta el nivel o el tipo de contaminación, no
todos los organismos tienen el mismo papel ecológico, sólo alerta de
relaciones causa-efecto y algunos bioindicadores tienen una
distribución difícil.