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Sensores Electroquímicos

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by

Joan Ayala

on 25 March 2014

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Transcript of Sensores Electroquímicos

La tecnología de sensores electroquímicos es especialmente apropiada para abordar de un modo económico, rápido y fiable muchos de los problemas analíticos que demandan la sociedad.

Emplean mecanismos químicos para el reconocimiento de especies particulares, y dan a mostrar sus grandes ventajas como las medidas electroquímicas.

Pueden llevarse a cabo en volúmenes pequeños de muestra con relativa facilidad, esto hace que estos dispositivos sean adecuados para la monitorización en vivo.
Sensores Electroquímicos
CONCLUSIONES

Los sensores electroquímicos han sido de gran importancia para la evolución de la medicina junto con el desarrollo de equipos biomédicos que ayudan al personal especializado a diagnosticar y tomar decisiones para cada uno de los pacientes.

Estos sensores han estado en constante evolución, desde sus inicios cuando se empleaban electrodos de metales nobles que hacían costoso y poco práctico el uso, hasta los nuevos sensores que están hechos de materiales económicos que permiten el ‘un solo uso’ y fácil acceso a ellos.

Es importante conocer como ha sido el desarrollo de estos sensores, para que en nuestra labor como ingenieros podamos seguir desarrollando tecnologías con estos sensores que permitirán continuar con la lucha de la salud humana.
Principios, características y aplicaciones,
se
tienen

en cuenta en tres tipos

de

sensores
electroquímicos
que son:
1. Sensores potenciométricos.
2. Amperométricos.
3. Conductimétricos.
Se mostrara su desarrollo a partir de sus funciones.

Definición.
Pequeños dispositivos que como resultado de una interacción química, el sensor transforma dicha información química o bioquímica de tipo cuantitativo en una señal medible y útil analíticamente.
SENSORES
POTENCIOMÉTRICOS
El fundamento teórico de estos sensores es la ecuación de Nernst.

Dice que los cambios de potencial son proporcionales a la actividad específica de las especies iónicas participantes del equilibrio. Estos tipos de electrodos son capaces de medir cambios de potencial superficiales a corrientes cercanas a cero y han sido diseñados a partir de algunas estrategias.

Estrategias.
Potencial transmembrana.
Potencial del electrodo.
El electrodo detecta la diferencia de potencial generada de un lado y del otro de una membrana selectiva. El antígeno o anticuerpo inmovilizado sobre la membrana se une con el correspondiente compuesto de la solución y cambia el potencial. Activando el sensor.
En este caso es en la superficie del electrodo donde se forma el complejo antígeno-anticuerpo, produciéndose un cambio de potencial relacionado con la concentración del analito en solución.
Los sensores potenciométricos son pequeños y de fácil operación además pueden ser automatizados.

Problemas de sensibilidad y se ven muy afectados por uniones no específicas, por lo que la relación señal-ruido causa problemas analíticos difíciles de resolver.

Este tipo de sensores consta básicamente de tres elementos: dispositivo de medida de potencial, electrodo de referencia y el electrodo selectivo a iones a caracterizar.

Uno de sus usos es la determinación de electrolitos en fluidos fisiológicos para análisis clínicos, que a nivel de medicina son minerales en la sangre y otros líquidos corporales que llevan una carga eléctrica.
SENSORES
AMPEROMÉTRICOS
Diseñados para medir la corriente generada por una reacción electroquímica a un voltaje constante.

Existen pocas aplicaciones prácticas ya que son pocas las enzimas capaces de intervenir en reacciones redox, por lo que se necesitan marcadores electroquímicamente activos.
Cuentan con una excelente sensibilidad, esto se debe a la relación lineal con la concentración del analito, comparado con la relación logarítmica utilizada en los sistemas potenciométricos.

Son los más utilizados cuando el elemento de reconocimiento es una enzima, ya que la señal analítica que interesa es una corriente faradaica generada al mantener el electrodo de trabajo a un potencial fijo y que estará directamente relacionada con el analito.
La aplicación más conocida de este tipo de sensores, es el medidor de glucosa, o glucómetro, que por medio de una pequeña muestra de sangre, puede determinar el nivel de azúcar presente en la sangre.
SENSORES
CONDUCTIMÉTRICOS
Y DE
CAPACITANCIA
Estos dispositivos miden las alteraciones en la conductividad de una solución a voltaje constante causadas por reacciones bioquímicas que específicamente consumen o producen iones.

La desventaja que presentan estos sensores es que la alta fuerza iónica de las matrices biológicas dificultan la detección de los cambios de conductividad pequeños causados por la reacción bioquímica.
El funcionamiento de este sistema se basa en el hecho de que la conductancia de un grupo de canales iónicos, alineados en una membrana bilipídica, va a ser afectada por el evento de unión del anticuerpo con el antígeno.

Estos sensores suelen medir un flujo de corriente, un cambio de capacitancia o resistencia del material.

Forma de trabajo.

S
e emplean dos pares de electrodos, entre uno de los pares se coloca una membrana con una enzima de referencia inmóvil, y en el segundo par se coloca una membrana que no tiene enzima. Luego el equipo mide la conductividad a través de cada par por turnos con una frecuencia fija, que luego compara la conductividad y arrojará los resultados.

Una de las aplicaciones que poseen este tipo de sensores, son los usados para la determinación de doping en los deportistas. Igualmente permiten determinar la conductividad de la sangre, que es un factor que ayuda establecer si está circulando como debe ser la sangre por las venas y arterias.
ALGUNOS
SENSORES ELECTROQUÍMICOS
Tatuaje que monitorea el sudor de atletas para medir su desempeño físico.

El dispositivo consiste en sensores electroquímicos complejos con tatuajes temporales y simples. Este biosensor es altamente sensible y puede monitorear el pH y la cantidad de lactato en el sudor de una persona.

Puede crear un informe comprensivo de la salud de quien lo use. En Analytical Chemistry, los desarrolladores explicaron que sus tatuajes pueden rastrear el balance químico de un atleta para medir su desempeño.
COMPONENTES.

Un electrodo de trabajo (que detecta), un contraelectrodo y generalmente también un electrodo de referencia.

Estos se encuentran dentro de la carcasa del sensor y en contacto con un líquido electrolítico. El electrodo de trabajo está en la cara interna de una membrana de teflón que es porosa al gas pero impermeable al líquido electrolítico.
Sensor electroquímico de Dioxido de Carbono
GRACIAS.
Joan Sebastián Ayala Lizarazo
Universidad de Santander
2014
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