Fotocompatibilidad de nanomateriales modificados con sondas de ADN como soporte para biosensores luminiscentes de bacterias

Abstract

"La nanotecnología, ha contribuido a la creación de nuevos artefactos tecnológicos, los cuales han facilitado miles de tareas. Una contribución de la nanotecnología, son los biosensores, los cuales han tenido una amplia gama de aplicaciones como la medicina, en ciencias ambientales, agricultura, entre otras.

En el presente trabajo, se aborda uno de los grandes problemas que vive la agricultura, el diagnóstico de enfermedades, causadas por microorganismos fitopatógenos. Dichas enfermedades causan grandes pérdidas monetarias al productor, inducen el incremento del precio del producto, y, en consecuencia, dificultan la tarea de satisfacer la demanda de alimentos que hay en el mundo. Actualmente, existen innumerables factores que influyen en los resultados en los métodos de diagnóstico convencionales, y por tal motivo, se encuentra una gran dificultad para erradicar dichas enfermedades.

El chancro bacteriano (cancro, o marchitez bacteriana), causado por la bacteria Clavibacter michiganensis spp michiganensis (Cmm), es una enfermedad que trae consecuencias irreparables para el cultivo de tomate. Por lo tanto, en este trabajo se proponen nuevos nanomateriales fotoactivos modificados con sondas de ADN como soporte de biosensores de bacterias fitopatógenas.

Los nanomateriales propuestos, cuentan con características muy diferentes entre sí. Por ejemplo, su tamaño, forma (esférica y estrella), su capacidad de respuesta ante la excitación luminosa, etc. Las nanopartículas (NPs) sintetizadas este trabajo son: AuNSp (nanopartículas esféricas de oro), Nanopartículas de oro en forma de estrellas (AuNSt), y nanopartículas con emisiones por conversión ascendente con una coraza de zirconia (UCNPs-ZrO2).Las NPs de oro tienen la capacidad de intensificar las señales de los analitos mediante al análisis por espectroscopía Raman, mientras que las UCNPs presentan un tipo especial de luminiscencia capaz de ser observado aún en interacción con diversos sustratos, y de manera particular

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para este proyecto, con las plantas y sus partes. La coraza de ZrO2 alrededor de las UCNPs permite su acoplamiento sencillo con diversas moléculas específicas como el ADN, mediante su interacción con el grupo fosfato presente en su esqueleto estructural.

Además, el presente trabajo incluye el diseño de sondas de ADN muy específicas para Clavibacter michiganensis mediante el análisis de grandes volúmenes de bases de datos de secuencias biológicas con el empleo de la herramienta bioinformática BESTur. Dicha herramienta tiene la capacidad de identificar regiones únicas en el genoma del patógeno mediante la comparación sistemática de éste con un conjunto de genomas de diferentes especies pero que comparten un nicho común en el medio ambiente. Estas regiones únicas son secuencias en el genoma del patógeno que no se encuentran en los genomas de las especies analizadas o que son muy disimilares entre sí. Estas regiones son por lo tanto un blanco para diseñar oligonucleótidos cebadores o sondas que nos van a permitir identificar el patógeno de manera específica en muestras biológicas mediante el empleo de técnicas basadas en ADN. El acoplamiento de dichas sondas específicas y selectivas de oligonucleótidos con las nanopartículas fotoactivas, se abre el panorama para el desarrollo de nuevos nano-biosensores muy sensibles y específicos, capaces de detectar diversos microorganismos de relevancia agrícola, que en este caso será Clavibacter michiganensis"