Modificación de electrodos impresos con nanopartículas de oro y péptidos PEPTIR para la detección de Escherichia coli en matrices acuosas
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Resumen en español
El diseño de biosensores electroquímicos basados en electrodos serigrafiados (SPEs) ha demostrado su aplicabilidad en una serie de áreas relacionadas con la salud pública, que requieren el desarrollo de técnicas y dispositivos para la detección de microorganismos patógenos debido a su simplicidad y alta sensibilidad. Por consiguiente, se desarrolló un biosensor electroquímico para la detección analítica rápida de Escherichia coli mediante la modificación de un electrodo serigrafiado (SPE) con nanopartículas de oro y péptidos PEPTIR como elemento biológico de reconocimiento. En este estudio se analizó la influencia de diferentes parámetros experimentales como la síntesis de nanopartículas, inmovilización del péptido y concentración de E. coli en la respuesta del biosensor para mejorar la respuesta. Para el diseño del biosensor, se utilizaron péptidos diseñados en el grupo de investigación CIBAS; PEPTIR 1,0 CQKVNIDELGNAIPSGVLKDD y PEPTIR 2,0 CQKVNIAELGNAIPSGVLKDD. El péptido 1 corresponde a un péptido análogo a la proteína TIR (Translocated Intimin Receptoren) y el péptido 2,0 corresponde a un péptido análogo a la proteína TIR modificado con el cambio de una Asparagina por una Alanina. Se encontró que los electrodos modificados con AuNPs a potencial de reducción de -0,05 V por 100 s favorecía el proceso de síntesis de nanopartículas sobre la superficie del electrodo. Por su parte, cuando se utilizó una concentración baja de péptido (100 nM) para la inmovilización se presentaron los mejores resultados en la detección de E. coli. Cuando se utilizó PEPTIR 1,0 para la modificación de los electrodos se presentó una tendencia lineal en la curva de cuantificación en un rango de concentración de E. coli entre 10 y 250 UFC/mL, que indica que la concentración de la bacteria es directamente proporcional al ΔINormalizado obtenido de la señal del sensor. Este trabajo demuestra que los electrodos modificados con nanopartículas de oro y péptidos PEPTIR como elemento de reconocimiento molecular en la detección de bacterias es una plataforma prometedora para el desarrollo de biosensores electroquímicos.
Resumen en ingles
The design of electrochemical biosensors based on screen-printed electrodes (SPEs) has demonstrated its applicability in a series of areas related to public health, which require the development of techniques and devices for the detection of pathogenic microorganisms due to its simplicity and high sensitivity. Consequently, an electrochemical biosensor was developed for the rapid analytical detection of Escherichia coli by modifying a silkscreened electrode (SPE) with gold nanoparticles and PEPTIR peptides as a biological recognition element. In this study, the influence of different experimental parameters such as nanoparticle synthesis, peptide immobilization and E. coli concentration on the response of the biosensor to improve the response was analyzed. For the design of the biosensor, peptides designed in the CIBAS research group were used; PEPTIR 1,0 CQKVNIDELGNAIPSGVLKDD and PEPTIR 2,0 CQKVNIAELGNAIPSGVLKDD. Peptide 1 corresponds to a peptide analogous to the TIR protein (Translocated Intimin Receptors) and peptide 2,0 corresponds to a peptide analogous to the TIR protein modified with the change of an Asparagine for an Alanine. Electrodes modified with AuNPs at a reduction potential of -0,05 V per 100 s were found to favor the nanoparticle synthesis process on the electrode surface. For its part, when a low concentration of peptide (100 nM) was used for immobilization, the best results were presented in the detection of E. coli. When PEPTIR 1,0 was used for the modification of the electrodes, a linear behavior was presented in the quantification curve in an E. coli concentration range between 10 and 250 CFU / mL, which indicates that the concentration of the bacteria is directly proportional to the Normalized ΔIN obtained from the sensor signal. This work shows that electrodes modified with gold nanoparticles and PEPTIR peptides as an element of molecular recognition in the detection of bacteria is a promising platform for the development of electrochemical biosensors.