Determinación de concentración de antibióticos en leche bovina mediante algoritmos de análisis espectral de señales de nanobiosensores.

Abstract

En esta tesis se presenta el desarrollo de un sistema biosensor que integra nanotecnología, optomecánica y un algoritmo de detección espectral para la cuantificación sensible de residuos de antibióticos en leche cruda de vaca. En primer lugar, se diseñaron y sintetizaron nanobiosensores uniendo químicamente nanopartículas de oro (AuNP) con biorreceptores aptámeros altamente selectivos para cuatro antibióticos ampliamente utilizados en el campo de la medicina veterinaria, a saber, kanamicina, ampicilina, oxitetraciclina y sulfadimetoxina. Cuando las moléculas de los antibióticos están presentes en la muestra de leche, la interacción con los aptámeros induce la agregación aleatoria de AuNP. Este fenómeno modifica el espectro de absorción inicial de la muestra de leche sin antibióticos, produciendo características espectrales que indican tanto la presencia de antibióticos como, en cierta medida, su concentración. En segundo lugar, se diseñó y construyó un dispositivo electro-opto-mecánico que realiza la adquisición automática de datos espectrales de alta resolución en un rango de longitud de onda de 400 a 800 nm. En tercer lugar, los espectros adquiridos se procesaron mediante un algoritmo de aprendizaje automático que está integrado en el hardware de adquisición para determinar la presencia y los rangos de concentración de los antibióticos. Nuestro enfoque superó las técnicas estandarizadas de vanguardia (basadas en la relación 520/620 nm) para la detección de antibióticos, tanto en velocidad como en sensibilidad.