Verificación de las Características Analíticas de Biosensores PEPTIR Para la Detección y Cuantificación de Escherichia Coli O157:H7 en Aguas Naturales

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Escherichia coli es un microorganismo patógeno de importancia a nivel de salud púbica. Actividades humanas como manejo indiscriminado de desechos, entre otros, ha conllevado a generar contaminación de afluentes hídricos. El consumo del agua sin tratamiento previo ha llevado a que se generen enfermedades al ser humano. Por esta razón es importante el uso de técnicas que permitan la detección de Escherichia coli O157:H7 como la técnica de filtración por membrana y técnicas moleculares muy sensibles. Sin embargo, estas técnicas presentan desventajas. Por esta razón surge la necesidad de optar por sistemas más rápidos, fácil manejo y bajo costo. Para el presente trabajo se utilizó un biosensor electroquímico basado en péptidos PEPTIR 2.0 diseñado por el grupo CIBAS de la universidad de Santander, con capacidad de reconocer a Escherichia coli O157:H7 y se realizó la verificación con evidencia significativa para comprobar que este sistema si cumple con el objetivo por el cual fue diseñado por medio de técnicas electroquímicas. Para esta verificación se evaluaron características analíticas como Limites de detección y cuantificación, repetibilidad y selectividad, además esta respuesta electroquímica del biosensor fue comparada con una técnica validada como filtración por membrana. Se determinó que límites de detección y cuantificación fueron 20 y 66 UFC/mL, respectivamente, mostrando rango lineal entre las concentraciones 10, 30 y 50 UFC/mL. Además, se obtuvo buena repetibilidad. El comportamiento de este biosensor en términos de selectividad presento una inclinación marcada hacía Escherichia coli O157:H7 en presencia de microorganismos interferentes. La respuesta del biosensores fue comparada con la técnica de filtración por membrana, mostrando una buena correlación entre las dos, lo que resulta ser un método muy prometedor y permite concluir que es mucho más rápido, más fácil de manejar y su potencial uso lo convierten en una gran alternativa para ser integrados en la industria.

Escherichia coli is a pathogenic microorganism of public health importance. Human activities such as indiscriminate waste management, among others, have led to contamination of water tributaries. The consumption of water without prior treatment has led to the generation of diseases in humans. For this reason, it is important to use techniques that allow the detection of Escherichia coli O157:H7, such as the membrane filtration technique and highly sensitive molecular techniques. However, these techniques have drawbacks. For this reason, the need arises to opt for faster systems, easy handling and low cost. For the present work, an electrochemical biosensor based on PEPTIR 2.0 peptides was produced, designed by the CIBAS group of the University of Santander, with the capacity to recognize Escherichia coli O157:H7, and the verification was carried out with significant evidence to verify that this system complies with with the objective for which it was designed by means of electrochemical techniques.For this verification, analytical characteristics such as detection and quantification limits, repeatability and selectivity were evaluated, in addition this electrochemical response of the biosensor was compared with a validated technique such as membrane filtration. Limits of detection and quantification were 20 and 66 CFU/mL, respectively, showing a linear range between concentrations 10, 30 and 50 CFU/mL. In addition, good repeatability was obtained. The behavior of this biosensor in terms of selectivity shows a marked bias towards Escherichia coli O157:H7 in the presence of interfering microorganisms. The response of the biosensors was compared with the membrane filtration technique, showing a good connection between the two, which turns out to be a very promising method and allows us to conclude that it is much faster, easier to handle and its potential use is personalized in a great alternative to be integrated into the industry.

Pregrado

Microbiólogo Industrial

Capítulo 1 ...................................................................................................................................... 15 Introducción .................................................................................................................................. 15 Capítulo 2 ...................................................................................................................................... 20 Objetivos ....................................................................................................................................... 20 Objetivo General ........................................................................................................................... 20 Objetivos Específicos.................................................................................................................... 20 Capítulo 3 ...................................................................................................................................... 21 Marco de Antecedentes ................................................................................................................. 21 Contaminación Microbiana ........................................................................................................... 21 Escherichia coli. ........................................................................................................................... 22 Métodos de Detección................................................................................................................... 22 Capítulo 4 ...................................................................................................................................... 30 Marco Teórico ............................................................................................................................... 30 Contaminación de Fuentes Hídricas ............................................................................................. 30 Escherichia coli O157:H7 ............................................................................................................ 31 Métodos de Detección. .................................................................................................................. 32 Biosensores ................................................................................................................................... 37 Capítulo 5 ...................................................................................................................................... 44 Marco Legal .................................................................................................................................. 44 Capítulo 6 ...................................................................................................................................... 47 Metodología .................................................................................................................................. 47 Materiales y Equipos Utilizados ................................................................................................... 47 Componente Microbiológico ........................................................................................................ 48 Componente Biológico ................................................................................................................. 48 Método Electroquímico Técnicas ................................................................................................. 48 Síntesis de Nanoparticulas de oro (AuNps) .................................................................................. 49 Inmovilización del Péptido ........................................................................................................... 49 Detección Electroquímica de Escherichia coli en Agua Natural .................................................. 50 Filtración por Membrana .............................................................................................................. 52 Capítulo 7 ...................................................................................................................................... 54 Resultados y Discusión ................................................................................................................. 54 Detección de Escherichia coli O157:H7 con Biosensores PEPTIR a Diferentes Concentraciones....................................................................................................................................................... 54 Repetibilidad ................................................................................................................................. 62 Pruebas de Selectividad ................................................................................................................ 63 Coeficiente de Correlación entre Biosensores y Técnica de Filtración por Membrana ............... 68 Conclusiones ................................................................................................................................. 71 Recomendaciones ......................................................................................................................... 73 Referencias Bibliograficas ............................................................................................................ 74