sistemas de biomonitorización (biosensores)
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Sistemas de biomonitorización (biosensores). Biosensor. Estrategia que combina: Un sensor biológico para un analito de interés con un sistema de detección que produce una señal proporcional a la concentración de analito. Interface. Sensor material. Transducer. Biosensor components. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Sistemas de
biomonitorización
(biosensores)
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Estrategia que combina:
Un sensor biológico para un analito de interés con un sistema de detección que produce una señal proporcional a la concentración de analito
Biosensor
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Transducer
Biosensor components
Sensing element/Biological component
Sensor material
Interface
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Transducer
Biosensor components
Sensing element/Biological component
Sensor material
Interface
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Componentes
Elemento biológico
OrganismosTejidosCélulasOrgánulosMembranasEnzimasReceptoresAnticuerposÁcidos nucleicosMoléculas orgánicas
Sistema de detección
PotenciométricosAmperiométricosConductimétricosÓpticosCalorimétricosAcústicosMecánicos
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Sistema biológico: Células enteras- bacterias
Sistema de detección: Bioluminiscencia- emisión de luz por células vivas resultante de reacciones químicas mediadas biológicamente
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Bacterias como componentes biológicos de biosensores
1. Medida de toxicidad ambiental
2. Medida de genotoxicidad
3. Detección de compuestos específicos
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Tóxicos fenólicosÁcido fluoroacéticoPesticidas Metales pesados
Muerte celular
Alteración bioluminiscencia
Alteración sistemas transporte electrónico
1. Medida de toxicidad ambiental
MICROTOX - Vibrio fischeri Photobacterium phosphoreum GEMsMetPLATE - E.coli lacZ+ ATP-TOX - Genes luc Cuantificación de ATP bacteriano
Biosíntesis
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DrogasAntimicrobianosPesticidasAgentes inorgánicosOndas electromagnéticas
Potencial mutagénico
AMES TEST - Salmonella autótrofo para His MUTATOX - Photobacterium phosphoreum variante dark
VITOTOX - E. coli PrecN:: luxCDABE (SOS)
2. Medida de genotoxicidad
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3. Detección de compuestos específicos
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R
Antb R
genes de detoxificación
I
A B C
Informador
Respuesta "natural"
Sistema informador
Emisión de luz o fluorescencia
Presentación de un epitopo
Actividad enzimática
Bioindicadores basados en promotores catabólicos
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Sites polluted with Lindane (-HCH) near Bilbao
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-HCH
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Engineering a bacterial system for in situ detection of Lindane
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-HCH
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
HCl
LinA
-PCCH
Cl
Cl Cl
Cl
Cl
1,4-TCDN
Cl
Cl Cl
ClHCl
spontaneous
1,2,4,-TCB
Cl
Cl
Cl
HCl
LinA
Lindane degradation in Lindane degradation in Sphingomonas Sphingomonas paucimobilis paucimobilis SS86SS86
LinD LinE
CO2 + H2O
LinB
LinC
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Cl
Combination of a metabolic step with a regulatory step
g-HCHCl
Cl
ClCl
Cl
Cl
Cl
g-PCCH 1,4-TCDN CO2
Cl
1,2,4-TCB
LinA LinA
HCl HCl
Cl
+
Sphingomonas paucimobilis
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no ind- 1,2,4-TCB
XylR
XylR5
XylR5 is inducibleby 1,2,4-TCB
02
4
68
no ind- 1,2,4-TCBAct
ivity
-
Gal
, x
103
161-166
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Detection of Lindane with a lacZ fusion
Pu-lacZ
Pr-linAXylR5
0
200
400
600
0 1 2 3 4
-HClH XylR
-HClH XylR5
days
Act
ivity
-
gal
-HCH
XylR
XylR5
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Detection of Lindane with MUG in soil
XylR+LinA XylR5+LinA no bacteria
+ HCH
- HCH
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NO2
NO2
NO2
CH3
Detection of explosives:
NO2
NO2
CH3
The descrioptor 2,4-DNT
TNT
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wt XylR5
No ind 2,4-DNT3-MBA
wt XylR5 wt XylR5
XylR variants responding to 2,4 DNT
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wt XylR5No ind 2,4-DNT
XylR5
Visible
UV
Detecting explosives in soil
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Area Reduction: THE FEASIBILITY
Lack of methodologyBased on fuzzy and subjective evidences
“Mine Fields” are inaccurately defined.Inaccuracy results in greater expenses for level 3 survey
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Area Reduction:THE DISTRIBUTED & SPECIALIZED SENSOR
The MMDS provides a distributed & specialized sensor that detects explosive traces and reacts providing an enhanced EM evidence.
A second sensor (a mobile one) easily detects the new EM evidence, which is the translation and amplification of the original explosive one.
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1% additional reduction:
5% additional reduction:
10% additional reduction:
30% additional reduction:
S A V E S
105 M€ and 2 years
525 M€ and 10 years
1050 M€ and 20 years
3150 M€ and 60 years
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Junkal Garmendia