Diseño, síntesis, caracterización y aplicaciones analíticas de elementos de reconocimiento biomiméticos

Resumen

Los procesos de reconocimiento molecular constituyen la base para el establecimiento de uniones específicas entre un sistema receptor y su ligando, y representan el principio que rige muchas de las interacciones que se producen en la naturaleza. No obstante, a pesar de la excelente sensibilidad y selectividad que presentan los receptores de origen natural, su elevado coste de producción y limitada estabilidad han conducido al desarrollo de receptores alternativos de origen sintético y semisintético que evitan los inconvenientes asociados a su utilización para el desarrollo de métodos analíticos. Dentro de estas alternativas, entre los elementos de reconocimiento biomimético más ampliamente utilizados en aplicaciones bioanalíticas podemos destacar: los polímeros de impronta molecular (MIPs, del inglés ¿Molecularly Imprinted Polymers¿) y los anticuerpos recombinantes. Los MIPs son materiales sintéticos que se preparan en presencia de la molécula plantilla, o un análogo estructural de la misma, de forma que, tras su eliminación, se generan en el polímero cavidades complementarias que facilitan su reconocimiento selectivo. A pesar de la relativa facilidad de síntesis, la impronta de macromoléculas conlleva limitaciones asociadas a su propia naturaleza, tales como la heterogeneidad de los sitios de unión generados en el material o el atrapamiento permanente en la red polimérica de la molécula plantilla. Una alternativa a la impronta íntegra de macromoléculas es la denominada impronta subestructurada o ¿impronta de epítopo¿ en la cual un fragmento representativo de la macromolécula, denominado epítopo, se emplea como plantilla para la síntesis del MIP. De este modo, el material polimérico final será capaz de reconocer al epítopo empleado en su síntesis y, por ende, a la macromolécula completa fusionada al mismo. Esta aproximación es de suma relevancia en el campo de purificación de proteínas donde, a pesar del éxito de la impronta parcial de péptidos, el desarrollo de materiales poliméricos selectivos que compitan favorablemente con las resinas comerciales se encuentra aún en desarrollo. Otro de los campos donde es necesario disponer de elementos de reconocimiento específicos y robustos que permitan el desarrollo de métodos de detección fiables es en el de la seguridad alimentaria. Las sustancias tóxicas, como es el caso de las micotoxinas, pueden aparecen en los alimentos como resultado de procesos físicos, químicos o biológicos durante el almacenaje o fabricación del producto. Otras sustancias, como las lectinas e inhibidores de proteasas de leguminosas, pueden estar presentes de forma natural en el alimento e interferir en la biodisponibilidad de algún nutriente, denominándose agentes o factores antinutricionales. Los anticuerpos recombinantes surgen como consecuencia de los avances producidos en el campo de la ingeniería genética y la biotecnología al facilitarse el diseño y la expresión de receptores derivados de los anticuerpos tradicionales. En concreto, los anticuerposrecombinantes de origen humano correspondientes al dominio variable de la cadena pesada (VH), pueden acceder más fácilmente a un mayor número de epítopos presentes en el antígeno que una inmunoglobulina completa, además de presentar mayor estabilidad frente a procesos de desnaturalización, agregación o degradación. La generación de estos anticuerpos recombinantes no requiere el empleo de animales de experimentación, ya que se lleva a cabo empleando métodos in vitro, siendo la tecnología de presentación de anticuerpos en superficie de fagos (¿phage display¿) una de las más empleadas. De este modo, el objetivo principal de la presente Tesis Doctoral es la síntesis y caracterización de elementos de reconocimiento biomiméticos, específicamente MIPs y anticuerpos recombinantes y su aplicación en la purificación de biomoléculas y la determinación de compuestos tóxicos en alimentos.