Detección electroquímica de Escherichia coli O157:H7 en agua utilizando biosensores peptídicos modificados
La contaminación generada por la presencia de microorganismos como Escherichia coli O157:H7 representa un problema ambiental y social, debido a las graves enfermedades presentadas por este patógeno. La detección oportuna de este microorganismo presenta algunas desventajas respecto a las técnicas tra...
- Autores:
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Rodríguez Caicedo, Juliana Paola
- Tipo de recurso:
- Masters Thesis
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad Santo Tomás
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- Universidad Santo Tomás
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La contaminación generada por la presencia de microorganismos como Escherichia coli O157:H7 representa un problema ambiental y social, debido a las graves enfermedades presentadas por este patógeno. La detección oportuna de este microorganismo presenta algunas desventajas respecto a las técnicas tradicionales, por lo tanto, es necesario el desarrollo de nuevas tecnologías para la detección de este microorganismo en agua con tiempos de detección más cortos, por lo anterior en este trabajo se presenta una alternativa para la detección de Escherichia coli O157:H7 mediante el uso de biosensores electroquímicos a base de péptidos PEPTIR. La determinación de las características analíticas del biosensor electroquímico a base de péptidos PEPTIR se realizó mediante la inmovilización del PEPTIR 1 y PEPETIR 2 a diferentes concentraciones de 5, 10, 50 y 100 nM, buscando garantizar la inmovilización y la detección de Escherichia coli O157:H7. Para esto se evaluaron las características analíticas de los bionsensores electroquímicos mediante técnicas electroquímicas como voltametría cíclica (CV), voltametría de onda cuadrada (SWV) y Espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), evaluando así el efecto de las modificaciones realizadas sobre el electrodo de trabajo del biosensor electroquímico. Obteniendo como resultado las concentraciones óptimas del PEPTIR 1.0 y PEPTIR 2.0 estableciendo los límites de detección y límite de cuantificación a diferentes concentraciones de microorganismo 10, 20, 50, 100, 300 UFC / mL. Por otro lado, se evaluó la selectividad del biosensor basado en péptidos para el PEPTIR 1.0 y PEPTIR 2.0 frente a Pseudomona aeruginosa, Escherichia coli y Staphylococcus aureus dando como resultado una alta selectividad respecto a los demás microorganismos. |
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La detección oportuna de este microorganismo presenta algunas desventajas respecto a las técnicas tradicionales, por lo tanto, es necesario el desarrollo de nuevas tecnologías para la detección de este microorganismo en agua con tiempos de detección más cortos, por lo anterior en este trabajo se presenta una alternativa para la detección de Escherichia coli O157:H7 mediante el uso de biosensores electroquímicos a base de péptidos PEPTIR. La determinación de las características analíticas del biosensor electroquímico a base de péptidos PEPTIR se realizó mediante la inmovilización del PEPTIR 1 y PEPETIR 2 a diferentes concentraciones de 5, 10, 50 y 100 nM, buscando garantizar la inmovilización y la detección de Escherichia coli O157:H7. Para esto se evaluaron las características analíticas de los bionsensores electroquímicos mediante técnicas electroquímicas como voltametría cíclica (CV), voltametría de onda cuadrada (SWV) y Espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), evaluando así el efecto de las modificaciones realizadas sobre el electrodo de trabajo del biosensor electroquímico. Obteniendo como resultado las concentraciones óptimas del PEPTIR 1.0 y PEPTIR 2.0 estableciendo los límites de detección y límite de cuantificación a diferentes concentraciones de microorganismo 10, 20, 50, 100, 300 UFC / mL. Por otro lado, se evaluó la selectividad del biosensor basado en péptidos para el PEPTIR 1.0 y PEPTIR 2.0 frente a Pseudomona aeruginosa, Escherichia coli y Staphylococcus aureus dando como resultado una alta selectividad respecto a los demás microorganismos.The contamination generated by the presence of microorganisms such as Escherichia coli O157:H7 represents an environmental and social problem, due to the serious diseases presented by this pathogen. The timely detection of this microorganism presents some disadvantages with respect to traditional techniques, therefore, it is necessary to develop new technologies for the detection of this microorganism in water with shorter detection times, therefore, in this work it is presented an alternative for the detection of Escherichia coli O157:H7 through the use of electrochemical biosensors based on PEPTIR peptides. The determination of the analytical characteristics of the peptide-based electrochemical biosensor PEPTIR was carried out by immobilizing PEPTIR 1 and PEPETIR 2 at different concentrations of 5, 10, 50 and 100 nM, seeking to guarantee the immobilization and detection of Escherichia coli O157: H7. For this, the analytical characteristics of the electrochemical biosensors were evaluated using electrochemical techniques such as cyclic voltammetry (CV), square wave voltammetry (SWV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), thus evaluating the effect of the modifications made on the working electrode. of the electrochemical biosensor. Obtaining as a result the optimal concentrations of PEPTIR 1.0 and PEPTIR 2.0, improving the detection limits and quantification limit at different concentrations of microorganism 10, 20, 50, 100, 300 CFU/mL. On the other hand, the selectivity of the peptide-based biosensor for PEPTIR 1.0 and PEPTIR 2.0 against Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli and Staphylococcus aureus was evaluated, resulting in a high selectivity with respect to other microorganisms.http://www.ustabuca.edu.co/ustabmanga/presentacionMaestríaapplication/pdfspaUniversidad Santo TomásMaestría Ciencias y Tecnologías AmbientalesFacultad de Química AmbientalCC0 1.0 Universalhttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Detección electroquímica de Escherichia coli O157:H7 en agua utilizando biosensores peptídicos modificadosPathogenic microorganismAmperometric biosensorselectivityBiosensoresMicroorganismosMicrobiologíaMicroorganismo patógenobiosensor amperométricoselectividadTesis de maestríainfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionFormación de Recurso Humano para la Ctel: Trabajo de grado de Maestríahttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccinfo:eu-repo/semantics/masterThesisCRAI-USTA BucaramangaAlcaraz, M. R., Fabiano, S. N., & Cámara, M. S. (2013). Desarrollo de un biosensor amperométrico de tirosinasa para la determinación de contenido fenólico total en aguas superficiales.Alhadrami, H. A. (2018). Biosensors: Classifications, medical applications, and future prospective. Biotechnology and Applied Biochemistry. https://doi.org/10.1002/bab.1621Altug, H., Oh, S. H., Maier, S. A., & Homola, J. (2022). Advances and applications of nanophotonic biosensors. Nature Nanotechnology. https://doi.org/10.1038/s41565-021-01045-5Angel, K. S. O., Sánchez-evangelista, G., Carmona-navarrete, I., Galicia-sánchez, M. C., Gómez-luna, A., & Islas-arrollo, S. J. (2018). Péptidos antimicrobianos , una alternativa prometedora para el tratamiento de enfermedades infecciosas. 681–688. https://doi.org/10.24875/GMM.18003445Brosel-Oliu, S., Ferreira, R., Uria, N., Abramova, N., Gargallo, R., Muñoz-Pascual, F.-X., & Bratov, A. (2017). Novel impedimetric aptasensor for label-free detection of Escherichia coli O157:H7. https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.09.121Cesewski, E., & Johnson, B. N. (2020a). Biosensors and Bioelectronics Electrochemical biosensors for pathogen detection. Biosensors and Bioelectronics, 159(April), 112214. https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112214Cesewski, E., & Johnson, B. N. (2020b). Electrochemical biosensors for pathogen detection. Biosensors and Bioelectronics. https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112214Chávez, M. (2017). Caracterización de Monocapas Autoensambladas de Tioles sobre Superficies de Oro.Cho, I. H., Kim, D. H., & Park, S. (2020). Electrochemical biosensors: Perspective on functional nanomaterials for on-site analysis. Biomaterials Research. https://doi.org/10.1186/s40824-019-0181-yGonzález, V. (2015). Biosensores electroquímicos basados en nanomateriales y en materiales magnéticos para la determinación de analitos de interés bioquímico.Gupta, R., Raza, N., Bhardwaj, S. 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