Inmovilización de sondas de ADN para un genosensor piezoeléctrico de alta frecuencia

Abstract

En la actualidad la detección y análisis del ADN han tenido un particular interés, no sólo por su gran importancia en investigación sino también por la gran cantidad de aplicaciones. En respuesta a la necesidad de nuevas tecnologías de detección rápidas y sencillas surgen los biosensores. Estos pueden clasificarse según su sistema de transducción o según el evento biológico que detecten. Específicamente se le denomina genosensor a aquel dispositivo con capacidad de detectar la hibridación entre cadenas complementarias de ADN. Un genosensor piezoeléctrico es un dispositivo con capacidad de detectar la hibridación de las cadenas complementarias de ADN detectando los cambios de masa utilizando un cristal piezoeléctrico. Los cristales piezoeléctricos dan lugar a las microbalanzas de cristal de cuarzo (QCM) y es sobre este sistema transductor donde se realiza la inmovilización del biorreceptor, proceso fundamental en el desarrollo de este tipo de dispositivos. En la actualidad es posible trabajar con microbalanzas de cristal cuarzo de alta frecuencia (HFF-QCM), las cuales presentan una mayor sensibilidad que las QCM convencionales. En el presente trabajo se inmovilizaron sondas de ADN de cadena sencilla para un genosensor piezoeléctrico de alta frecuencia; se comenzó por la conjugación química del ADN mediante la adición de un grupo amino en su extremo 5’ formando un enlace fosforamidita. Este proceso incluye una etapa posterior de separación por precipitación con alcoholes. La conjugación química se evaluó inmovilizando ADN sobre cristales de 10 y 100 MHz. Este proceso de inmovilización inició con la de formación de la SAM utilizando alcanotioles, con ácidos carboxílicos como grupo funcional, seguido por la activación de los mismos mediante solución de EDC y NHS. Para los dos tipos de cristales se inmovilizó en primer lugar una molécula modelo (BSA) seguido por la inmovilización de ADN. En los cristales de 10 MHz la inmovilización se caracterizó utilizando FTIR, y en los de 100 MHz se evaluó la respuesta del biosensor en tiempo real, incluyendo la variaciones en la concentración de ADN conjugado. Posteriormente se evaluó la hibridación entre las cadenas complementarias de ADN en diferentes buffer y temperaturas, utilizando espectroscopia UV. También se analizó la respuesta del biosensor ante la hibridación. Los resultados obtenidos mediante espectroscopia ultravioleta mostraron un porcentaje de recuperación del ADN cercano al 80% con un alto grado de pureza. Adicionalmente los espectros obtenidos de los cristales de 10 MHz evidenciaron la inmovilización BSA y ADN respectivamente. En los cristales de 100 MHz el proceso de inmovilización mostró una disminución en la fase para ambas biomoléculas, que confirma la formación del enlace covalente entre la SAM activada y el analito. El análisis en el biosensor permitió establecer que la concentración de ADN a inmovilizar es 1 µM. Adicionalmente, se concluyó que la condición a utilizar para la hibridación es el buffer TB a 25 °C. Finalmente, la inyección de la cadena de ADN complementaria mostró disminución en la fase, que indica que la hibridación se dio satisfactoriamente.