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Teledetección

Enlace a un vídeo sobre nuestro grupo de investigación que presentamos el año pasado por estas fechas. Quizás lo conozcas, pero igual tus alumnos no: https://ucc.unizar.es/taller-de-guion-y-produccion-del-documental-cientifico/la-teledeteccion-descubriendo-el-territorio
Trata sobre la teledetección en general y brevemente se toca el tema LiDAR y la espectro-radiometría vista con Raquel.

MARR bioaerosoles en aplicación militar

Una aplicación curiosa de sistemas de detección rápida de bioaerosoles está siendo usada por las fuerzas militares, como análisis in situ de concentraciones de bioaerosoles como prevención de ataques biológicos

Los sistemas de detección de aerosoles biológicos requieren de una sensibilidad elevada, puesto que en muchos casos la infección se produce a dosis bajas, y una gran especificidad, consecuencia de la gran variedad de fondo biológico presente en el medioambiente. Estos requisitos obligan al uso de sistemas complejos compuestos de varias subunidades o elementos que permitan de forma eficaz una recogida y una concentración de la muestra y una detección e identificación con elevadas especificidad y sensibilidad. La configuración estándar de un sistema de detección puntual de bioaerosoles sería la compuesta por los siguientes elementos:

• 1)     Trigger: Es el primer elemento de detección que permite la monitorización • de cualquier cambio en el fondo ambiental. Existen dos tipos de triggers, los simples, que únicamente responden ante un incremento de la concentración de partículas en el fondo ambiental, de forma que cuando se supera un umbral pre-establecido emite una alarma. El segundo tipo de trigger, son los inteligentes, que proporcionan al operador información adicional, permitiendo una discriminación gené- rica entre partículas biológicas y no biológicas, evitando la activación innecesaria del resto de elementos del sistema y por tanto reduciendo el número de falsos positivos y negativos. Este segundo tipo de trigger permitiría llevar a cabo la función de «detectar para alertar» de forma que se disponga «a tiempo» de información para la adopción de las medidas de protección oportunas.
• 2)      Colector: Cuando se dispara la alarma por la detección de un aumento  de la concentración de partículas del fondo ambiental, es necesario emplear sistemas de recogida y concentración de las partículas para su posterior análisis.
• 3)      Detector: Una vez que las partículas se han recogido y concentrado, se debe determinar si su origen es biológico o inorgánico. Para ello, la muestra se hace pasar por un componente de detección genérica que analiza las partículas de aerosoles. Este componente podría también clasificar la partícula (bacteria, virus, toxinas, esporas). Si la partícula exhibe características de una partícula biológica, se pasa al siguiente elemento, al de análisis e identificación.
• 4)      Identificador: El último elemento permite la identificación específica del tipo de agente biológico. Este componente se limita a la identificación de un conjunto preseleccionado de agentes. Los identificadores son el elemento más crítico de un sistema de detección, los resultados que se obtienen son empleados para determinar los requisitos de protección.

A la combinación del trigger y colector también se le conoce como muestreador de aerosoles biológicos. Estos elementos pueden encontrarse integrados en un mismo sistema, usándose de forma complementaria o independiente. Como sistema de alarma o primera respuesta, la evaluación del aumento del contenido microbiano en caso de sospecha de un ataque podría ser suficiente para alertar al personal del peligro y para tomar las medidas de protección adecuadas, sin importar si el patógeno puede ser o no identificado a posteriori.

A continuación se describen las tecnologías más empleadas para cada uno de estos elementos.

Para el tigger:

-          APS (Aerodynamic Particle Sizer

-          FPS (Fluorescence Particle Sizer

-          Citometría de Flujo

Para el colector:

-           Tecnología del ciclón

-          Tecnología de impacto

Para el detector

-          Luminiscencia

-          Fotometría de llama

Para la identificacióm

-          Espectrometría de Masas

-          Técnicas inmunoanalíticas

-          Inmunoensayos no isotópicos

-          Inmunoensayos isotópicos

-          Técnicas de Biología Molecular

Aquí vemos un ejemplo de uno de estos instrumentos de análisis rápido

 Carlos Llorens

Espectroscopia de absorción atómica con fuente continua de alta resolución mediante cámara de grafito (HR-CS-GFAAS)

En la clase de esta mañana, el profesor Martín Resano, perteneciente al grupo de investigación MARTE (Métodos Analíticos Rápidos con Técnicas Espectroscópicas), de la Universidad de Zaragoza, nos ha estado explicando las ventajas que presenta la HR-CS-GFAAS. Se ha centrado en el análisis directo de muestras sólidas y ha expuesto las múltiples ventajas que presenta frente al análisis con muestras líquidas.
El instrumento empleado para la realización de las medidas es un contrAA 700, basado en:

1. Lámpara de arco corto de Xe de alta presión que opera a temperaturas, aproximadamente, de unos 10000 grados centígrados y capaz de proporcionar elevada intensidad en el visible y UV-lejano.
2. Sistema óptico basado en un monocromador de escalera (tipo Echelle) que dispersa la radiación en dos pasos (primero con un prisma y luego con la red en escalera).
3. El detector es un CCD.

Esta técnica presenta potencial mejorado para detectar y corregir solapamientos espectrales y efectos de matriz. Este instrumento proporciona emisión de alta intensidad y continua durante un gran intervalo espectral (190-900 nm), lo que permite el seguimiento de absorción molecular y atómica.
En general, las ventajas de la espectroscopia de absorción atómica con fuente continua son:

• Aumenta la estabilidad de la señal: El detector en array permite la monitorización simultánea de 200 píxeles, lo cual permite realizar correcciones en caso de que se produzcan eventos espectroscópicos no deseados. Además, la alta intensidad de la lámpara de Xe permite obtener señales mejor definidas a niveles bajos de analito.

• Ofrece potenciales de corrección de fondo superiores: permite la detección de interferencias, que se pueden eliminar por modificación del programa de temperaturas,  mediante la adición de modificantes químicos o haciendo un background.

• Se puede disminuir la sensibilidad y, por lo tanto, ampliar el rango de trabajo, mediante la medición de la absorbancia utilizando píxeles laterales.

• Posibilidad de determinación de bajos niveles de no metales como el Cl, F, P y S, para los cuales el uso de líneas de absorción molecular es una buena alternativa ya que las líneas atómicas más sensibles para estos elementos están situadas en la región del UV-lejano.

¿Qué ventajas presenta HR-CS-GFAAS, aplicado en el análisis directo de muestras sólidas?

1. Nos proporciona información espacial.
2. Se consiguen bajos límites de detección.
3. Disminuyes el riesgo de contaminación de las muestras.
4. Se necesitan pocos reactivos.
5. Poca cantidad de muestra para hacer el análisis.
6. Posibilidad de detectar y corregir interferencias.
7. Controlar la sensibilidad.
8. Expandir el rango lineal sin necesidad de volver a medir: puedo escoger los píxeles que quiera en función de las necesidades. Si utilizo los 3 píxeles centrales de la señal, tendré más sensibilidad pero menos rango lineal. Utilizando los píxeles laterales, pierdo sensibilidad pero gano rango lineal.
9. Empleo de líneas moleculares para determinación de no metales. Por ejemplo, usar las bandas de la molécula CaCl para determinar Cl o las bandas de la CS para determinar S.
10. Posibilidad de seleccionar la línea que me proporcione mayor sensibilidad o mayor rango lineal. Esta flexibilidad para elegir líneas te permite mejorar los LD.
11. Uso de estándares internos, por ejemplo, uso de Co para la determinación de Ni.
12. Análisis isotópico y uso de la técnica de dilución isotópica para llevar a cabo la calibración.

Los inconvenientes:

1. Problemas con la calibración.
2. Gran cantidad de optimizaciones.
3. Problemas de precisión porque la muestra no sea muy homogénea.
4. No tiene capacidad multielemental.

El grupo MARTE llevó a cabo la determinación de nanopartículas de oro (< 2nm) en ratones. El profesor Martín ha contado que en función de como derivatizas la nanoparticula, éstas se desplazan a un sitio del cuerpo del animal u a otro. Tuvieron problemas para analizar las del cerebro puesto que allí había muy pocas nanoparticulas, debido a esto, tenían que añadir más cantidad de muestra para hacer los análisis y esto conllevaba mayor cantidad de interferencias.

Agradezco al profesor Martín Resano por haber compartido sus conocimientos con nosotros.

Irene

Métodos rápidos aplicados al análisis alimenticio.

El desarrollo de métodos rápidos y automatizados para la detección, aislamiento, identificación y enumeración de microorganismos (y/o sus metabolitos) relacionados con la alteración y seguridad de los alimentos es una subdivisión del área de la microbiología aplicada con una importancia cada vez mayor.

Los métodos microbiológicos “convencionales”, empleados actualmente en numerosos laboratorios de todo el mundo y establecidos en muchos casos como métodos estándares de análisis microbiológico de los alimentos, se caracterizan por ser laboriosos, emplear grandes volúmenes de medios de cultivo y requerir un tiempo considerable para la obtención y el análisis de los resultados. Por el contrario, los métodos rápidos requieren un tiempo reducido para la obtención de los resultados y/o permiten procesar un número elevado de muestras por unidad de tiempo, y son en general fáciles de usar, precisos (sensibilidad y especificidad adecuadas y límites de detección bajos) y económicamente rentables.

Los métodos rápidos utilizados en microbiología de los alimentos pueden dividirse en cinco grandes grupos, incluyendo los empleados para el recuento de células viables, para la medición de la biomasa, los sistemas miniaturizados y kits de diagnóstico, los inmunológicos y los genéticos.

Algunos de ellos son:

-  Sistemas de recuento y/o estimación de viables y microorganismos indicadores recuento mediante Petrifilm, NeoGrid, Simplate, Colitrack, etc. Sistemas basados en técnicas eléctricas (Bactometer, Malthus, Bactrace, RABIT), colorimétricas (BactAlert, Omnispect, BioSys, Microfoss), microscópicas (epifluorescencia directa), citometría de flujo (D-Count, Bactiflow, Chemscan RDI, BactoCount) y sistemas de estimación de ATP mediante bioluminiscencia.

- Sistemas miniaturizados y/o automatizados de identificación bioquímica: enterotube, API, BBL Crystal, microID, RapID, etc.

- Medios cromogénicos y fluorogénicos para el recuento y/o aislamiento de coliformes, Escherichia coli, Enterococos, Staphylococcus aureus, Salmonella, etc.

- Métodos inmunológicos: inmunocromatografía, enzimoinmunoensayos (ELISA, EIA, etc.), inmunofluorescencia, inmunocrecimiento (sistema Unique), inmunobanda (1-2test), inmunocaptura (dynalbeads, pathatrix) y sistemas inmunológicos combinados con moleculares (PCR-ELISA, Inmuno-PCR).

Dos de los más usados y que quizás os sean familiares son:

Muchos otros explicados de forma muy completa, con ejemplos e imágenes del instrumental usado en el siguiente enlace: 

http://www.plancalidadproductospesqueros.es/uploads/ponencias3/controlmicrobiologico.pdf

La rapidez en la obtención de resultados es esencial en la industria alimentaria para reducir los tiempos de espera en los procesos de producción y liberar más rápidamente los lotes producidos de ahí el amplio abanico de técnicas analíticas de respuesta rápida que podemos encontrar en este campo.

Alba Martín Barreiro.

APLICACIONES DE METODOS ANALITICOS DE RESPUESTA RÁPIDA PARA ANÁLISIS MICROBIOLOGICOS DE ALIMENTOS.

- Basados en la impedancia mediante: BACTRAC

Facil preparación de la muestra, su lectura es automática, es necesaria realizar una calibración para el recuento.

Mide los cambios que producen los microorganismos de un cultivo cambiando su conductividad electrica y esto nos dará cambios de impedancia

Podemos determinar organismos como:

       - Enterobacterias

       - E. coli/ Coliformes

       -  Hongos y levaduras

       - Ácido láctico

 -  Basado en citometría de flujo

Fácil preparación de la muestra, lectura automática, rápido.

Se realiza el marcaje de las células, detección una a una y contaje.

Sirve para detectar:

      - Enterobacterias

      - Hongos y levaduras 

      - Salmonella 

En yogures, champus, cremas, refrescos  y zumos.

-         -  Sistema SimPlate: Biocontrol

Es fácil de leer, consistente y reproducible, rápido, fácil de preparar, pocas interferencias y tecnología innovadora.

Se trata de una placa de plástico circular de 84 pocillos,  se lee por fluorescencia y el numero de positivos se convierten en valores NMP.

Podemos determinar:

       -Coliformes

       - E. Coli.