Proyecto de Innovación Tecnológica2016

DATOS DEL PROYECTOTítulo del Proyecto:

Desarrollo de biosensores para la determinación de la

actividad antioxidante de extractos vegetales

Disciplina: Ciencias Naturales

Tiene una solicitud de patente: No ( X ) Si ( ) Número de solicitud:

Título de la invención:

Nombre del Responsable: Addí Rhode Navarro Cruz

Si colaboran más integrantes mencionarlos:Nota: preferentemente se apoyará a equipos multidiciplinarios

D.C. Raúl Ávila Sosa SanchezD.C. Carlos Enrique Ochoa VelascoMEC. Obdulia Vera LópezM.C. Martin Lazcano Hernández

Nombre del estudiante becario: Luz María Guzmán SalinasMatricula: 201125030Programa Académico: Químico Farmaco Biólogo

INFORMACIÓN DEL PROYECTO

Indique el Área de aplicación

( ) Salud ( ) Energía y Medio Ambiente

( ) Electrónica, Computación y Comunicaciones

( X ) Agroalimentación ( ) Biotecnología ( ) Materiales

( ) Otro ______________

Resumen:Un antioxidante es una sustancia que presente en bajas concentraciones, retrasa o inhibe la

oxidación de algún sustrato. En la industria alimentaria la práctica habitual consiste en

añadir o consumir sustancias que impidan la degradación de los antioxidantes naturales, el

beneficio de tales dietas puede ser incrementada con el consumo de carotenoides,

ascorbatos, tocoferoles y fenoles. La ingesta de los compuestos fenolicos en la dieta es de

1000 mg/día y su actividad antioxidante se debe al potencial redox, que les permite actuar

como agentes reductores, donadores de hidrogeno y como agentes quelantes de metales.

Determinar la presencia de fenoles en los alimentos es importante, existen diferentes

técnicas colorimétricas para realizarlas. Sin embargo, el reciente uso de biosensores en la

industria clínica y farmaceutica ha llamado la atención. El funcionamiento de este

dispositivo, se basa en la interacción entre el analito y el elemento de reconocimiento, el

cual al produce cambios en las propiedades fisicoquímicas de la muestra. Estos cambios

son a su vez detectados por el transductor en forma de señal electrónica la cual indica la

presencia y la concentración del compuesto en la muestra. Por este motivo el objetivo de

este trabajo es determinar la actividad antioxidante de extractos vegetales, mediante un

biosensor enzimático, y validación de resultados mediante el método de DPPH, para poder

corroborar los resultados del biosensor.

Palabras Claves: biosensor, alimentos, antioxidante, fenoles

Describir el problema tecnológico a resolver:La actividad antioxidante en la industria alimentaria se determina por diferentes técnicas colorimétricas, lo cual hace que se requiera de costosos equipos además de una gran cantidad de reactivos y disolventes. Estas técnica necesitan de personas altamente calificadas para obtener resultados exactos y factibles. El uso del biosensor nos ayudará a eliminar una gran cantidad de estos problemas además de ahorrar una gran cantidad de tiempo.

Antecedentes del Proyecto a desarrollar:

Los biosensores se definen como sensores modificados biológicamente que nos permiten

identificar, transformar y cuantificar un evento biológico de los transductores químicos y

mejorar la selectividad de los bioreceptores (Kumar y Souza., 2012). Los dispositivos de

están integrados por un elemento de reconocimiento biológico (enzimas, anticuerpos,

tejidos celulares, organelas, etc.) y un sistema de transducción cuya función es procesar y

transmitir la señal en la interacción analito - elemento de reconocimiento. El funcionamiento

del dispositivos se basa en la interacción entre el analito y el elemento de reconocimiento, el

cual tiene como efecto producir cambios en las propiedades fisicoquímicas de la muestra

analizada. Estos cambios son a su vez detectados por el transductor, encargado de

transmitirlos en forma de señal electrónica la cual indica la presencia o no del analito y en

análisis cuantitativos esta señal es proporcional a la concentración del compuesto en la

muestra (González y col., 2005).

Fundamentación Técnica del Proyecto:Las técnicas colorimétricas utilizadas para determinar la actividad antioxidante llevan una

gran cantidad de tiempo para obtener resultados además de equipo pesado y sumamente

costoso, esto hace que las muestras se deterioren con gran facilidad (aire, luz,

temperatura), dando resultados imprecisos, por este motivo la método a proponer en este

trabajo nos ayudarían a disminuir y delimitar los problemas mencionados con los

compuestos antioxidantes (fenoles).

Objetivo:Determinar la actividad antioxidante de extractos vegetales, mediante un biosensor

enzimático, y validación de resultados mediante el método de DPPH.

Objetivos específicos:1. Evaluar el funcionamiento enzima-sustrato en un sistema modelo

2. Obtener, purificar e inmovilizar el sistema de reconocimiento (fenolasa), mediante

entrecruzamiento como soporte

3. Fijar transductor redox a la membrana de soporte del elemento de reconocimiento

4. Obtener datos de la actividad antioxidante mediante el biosensor biológico

5. Evaluar los resultados obtenidos por el biosensor, mediante la técnicas

colorimetricas (DPPH).

Metodología:

Realizar sistema modeloLa enzima fenolasa comercial se anclará en diversas resinas para probar su mejor funcionamiento y

retención como soporte. Adsorción física y de entrecruzamiento serán utilizadas como las técnicas de

inmovilización (carboximetilcelulosa- adsorción física

Glutaraldehido y seroalbumina- entrecruzamiento). Después de inmovilzar al sistema de

reconocimiento se llevara a cabo la reacción enzima-sustrato (enzima comercial lacasa-sustrato

guayacol). Para finalmente fijar el transductor electroquímico.

Obtención y purificación de la fenolasa

Moler materia prima y centrifugas a 4°C a 3000g durante 45 min, colectar y medir el sobrenadante.

Pesas el sulfato de amonio en concentraciones de 40 al 50 % y agregar al sobrenadante. Finalmente

dializar con buffer 100mM antes de hacer la fijación en la resina.

Inmovilización del elemento de reconocimientoLa solución de inmovilización se prepara mezclando, en un eppendorf, cantidades adecuadas de

enzima, ácido perfluorosulfónico-polímero PTFE 5% p/p

(Nafion) y solución buffer estabilizada (Alcaraz y col., 2013)

Inmovilización del elemento del transductor al elemento de reconocimientoEl sistema electroquimico son tres electrodos convencionales, cuyos electrodos de referencia de

Ag/AgCl y Pt (Gutes y col, 2014).

Pulir la superficie del electrodo a utilizar, para obtener una superficie lisa. Lavar con ultrasonido

durante 2 minutos de los electrodos pulidos,para eliminar restos de polvo. Depósitar la solución de

inmovilización sobre la superficie del transductor, en forma homogénea, cubriendo toda la superficie

y finalmente el secado a temperatura ambiente, en un lugar seco y libre de polvo, durante un tiempo

no menor a 20 minutos.

Evaluación del 1,1-Difenil 2-picrilhidrazil DPPHUna solución metanólica de los diferentes extractos serán adicionados a una solución estándar (9X

10 -5 M en metanol) del radical DPPH, se mezclaran y se dejaron reaccionar en la oscuridad hasta

que la reacción fuera estable. La disminución en la absorbancia se determinara la longitud máxima

del radical 517 nm, utilizando un espectrofotómetro.(Atoui y col., 2005).

Desglose de presupuesto:

Descripción Cantidad

Beca 20,000Equipo menor de investigación 50,000Material y artículos consumibles 80,000

Total: 150,000

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Otros:

METAS COMPROMISO A LA CONCLUSIÓN DEL PROYECTO

Los compromisos del presente proyecto son:

Este proyecto tiene como meta final los siguientes resultados esperados, la titulación

de un estudiante de licenciatura y la presentación de dicho trabajo en un congreso

nacional.

INFORMACIÓN DE POTENCIAL COMERCIALVENTAJAS COMERCIALES POTENCIALES

Utilizar equipo con personal no capacitado, resultados rápidos y a largo plazo muy barato.

EN SU CASO, DISTINCIÓN CON OTROS DESARROLLOS TECNOLÓGICOSYA COMERCIALIZADOS

Son utilizados ampliamente en la industria clinica (determinación de glucosa) y tóxicologica (determinación de grados de alcohol), Sin embargo, no se utilizan en la industra alimentaria.

NECESIDADES DEL MERCADO QUE CUBRE LA TECNOLOGÍA

El uso del biosensor, disminuye el uso de reactivos, de equipos pesados y costosos. Además de tener un dispositivo de un tamaño pequeño y de fácil uso

ANÁLISIS DE COMPETENCIA(Información sobre competidores, así como de productos y/o tecnologías competitivas)

Los biosensores son utilzados en la industria farmaceutica y clínica pero no un uso en

la industria alimentaria. Sin embargo debido el creciente uso de fitoquimicos, alimentos

funcionales u organicos, hace que este tipo de metodologías ayuden ampliamnete en

la industria alimentaria.

USUARIOS Y/O CLIENTES POTENCIALES (Empresas, Público)

Nacional:

Empresas de alimentos funcionalesInstitutos de enseñanza e investigación

En el extranjero: