Desarrollo de un sistema para el análisis impedimétrico de biocapas bacterianas incluyendo biosensores, protocolos y plataforma experimental y su aplicación en implantes de acceso venoso central

Resumen

Las biocapas bacterianas son estructuras tridimensionales formadas por bacterias de una o varias especies y una matriz extracelular que dota a estos sistemas de características únicas. La más importante es la resistencia a los agentes antimicrobianos que hace de eliminación un verdadero problema en todo tipo de entornos, industrial, alimentario, sanitario¿ La detección precoz de estos sistemas microbiológicos es una de las claves en la eficacia de los tratamientos de estos micro-bio-sistemas. En esta investigación se aborda esta problemática desde la perspectiva de la detección y monitorización del crecimiento de biocapas mediante la medida de los cambios producidos en la impedancia eléctrica dentro de un medio objetivo. Aunque este desarrollo podría aplicarse en general a cualquiera de las aplicaciones antes citadas, en este proyecto los esfuerzos de investigación se han centrado en las aplicaciones sanitarias. Las biocapas bacterianas son en muchos casos el origen de infecciones asociadas a los catéteres intravasculares, que resultan difícilmente tratables dando lugar a patologías crónicas en pacientes afectados por otras enfermedades. El objetivo de este trabajo es, por tanto, el desarrollo de un biosensor de medida de impedancia capaz de ser integrado en estos dispositivos para mejorar el diagnóstico de los procesos infecciosos. Se ha diseñado un biosensor basado en microelectrodos interdigitados fabricado sobre sustrato de silicio. Así mismo se han desarrollado diferentes plataformas de cultivo y medida para simular las condiciones de crecimiento de las biocapas en su entorno natural. Para ello en primer lugar se ha realizado un trabajo de caracterización de los biosensores y de los diferentes medios en base a la aplicación final. Finalmente se han realizado una serie de ensayos de monitorización del crecimiento de biocapas bacterianas en los diferentes soportes para evaluar su respuesta de impedancia bajo diferentes condiciones. De acuerdo con los resultados alcanzados se ha demostrado que esta técnica es válida para la detección y monitorización del crecimiento microbiano. Como consecuencia del trabajo de un equipo multidisciplinar se ha logrado un primer prototipo de un implante de acceso venoso directo que integra el biosensor junto con una electrónica de control y un sistema de comunicaciones inalámbrico. Este nuevo prototipo tiene la capacidad de detectar y monitorizar el crecimiento de biocapas bacterianas en la cámara reservorio.