Desarrollo de un biosensor para la detección de Streptococcus pneumonie basado en el aptámero LYD-3 y nanopartículas de oro.

Abstract

RESUMEN:

Streptococcus pneumoniae es una bacteria que se considera un problema de salud pública, es el agente causante de infecciones como otitis y sinusitis o infecciones más graves como neumonía o meningitis. Las enfermedades causadas por esta bacteria tienen una alta tasa de morbilidad y mortalidad, atribuida al fracaso en el diagnóstico, siendo el momento del diagnóstico el factor más importante para elegir el mejor tratamiento. Por lo que es muy importante desarrollar nuevos métodos de identificación que, en corto tiempo, permitan generar un esquema de tratamiento más adecuado. Una buena alternativa para este fin son los métodos basados en biosensores, con los que se puede dar un diagnóstico preciso, de forma rápida y a muy bajo costo. El objetivo de esta tesis fue desarrollar un biosensor que permita obtener la identificación de S. pneumoniae (TIGR4, R6 y 49619) en un tiempo menor a una hora. En esta tesis se diseñó un biosensor colorimétrico basado en un aptámero y AuNPs, para la detección específica de S. pneumoniae. El aptámero elegido fue Lyd-3 como elemento de reconocimiento y las AuNPs como indicador colorimétrico de la presencia del blanco. La unión de Lyd-3 a las AuNPs permitió estabilizarlas manteniéndose en solución por más tiempo. Cuando S. pneumoniae está presente en la solución con AuNPs-Lyd3, el aptámero Lyd-3 se disocia de las AuNPs, lo que da como resultado la conglomeración de las AuNPs, dando un cambio de color visible de rojo a azul. Este cambio colorimétrico se cuantificó mediante espectrofotometría, lo que permitió obtener una relación entre el número de UFC y la absorbancia de la solución. Por lo cual se comparó este nuevo método, con el resultado obtenido de un conteo de UFC, obteniéndose una R2 significativa para las tres cepas de S. pneumoniae. Este resultado nos indicó que el uso del biosensor nos proporciona el mismo resultado que utilizar la metodología tradicional por conteo de UFC, con la gran ventaja de que el biosensor nos proporciona la información de una forma más rápida, casi inmediata sin tener que esperar las 48 h de rigor, que se necesitan para la técnica tradicional.

ABSTRACT:

Streptococcus pneumoniae is a bacterium that poses a serious public health concern. It is the causative agent of infections such as otitis, sinusitis, as well as more serious infections such as pneumonia and meningitis. This pneumococcus has a high rate of morbidity and mortality, which can be attributed to a failure in diagnosis; the time taken for diagnosis is a crucial factor in choosing the best treatment. Therefore, it is important to develop new identification methods that allow for the generation of a more accurate treatment scheme in a shorter time. A good alternative is the use of biosensors, which can provide an accurate diagnosis quickly and at a very low cost. The goal of this investigation is to develop a device that allows for obtaining a result in almost immediate time. In this work, a Lyd-3 aptamer-based colorimetric biosensor was analyzed for the specific detection of S. pneumoniae (TIGR4, R6 y 49619). The binding of Lyd-3 to the gold nanoparticles (AuNPs) stabilized the AuNPs, keeping the solution red. When S. pneumoniae was present in the solution, the Lyd-3 aptamer dissociated from the AuNPs, resulting in the aggregation of AuNPs and a visual color change of the solution from red to blue was observed. The color change was quantified by spectrophotometry and allowed for obtaining a relation between the number of CFUs (colony-forming units) and the absorbance of the solution. When comparing this new method with the results obtained from the CFUs count, a significant R2 was obtained for three strains. This relation indicates that the biosensor obtains the same results as that obtained by the quantification of CFUs, with the advantage of performing the detection almost immediately without having to wait the 48 h of waiting period required for traditional techniques.