Lou des Ve ga a O’Neale Facul ad de Fa macia
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Uni e sidad de Se illa
Facul ad de Fa macia
T abajo de Fin de G ado
G ado en Fa macia
“EMPLEO DE NANOPARTÍCULAS METÁLICAS PARA LA DETECCIÓN DE
TENSIOACTIVOS Y BIOMOLÉCULAS”
Lou des Ve ga a O’Neale
Tu o a: Elia Ma ía G ueso Molina
Depa amen o de Química Física
Tipología del abajo: Bibliog á ico
Po ada (Adap ada de Railsback e cols., 2012).
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Ag adecimien os
Mi ag adecimien o a la D a. Elia Mª G ueso Molina, p o eso a con a ada doc o a de la
Uni e sidad de Se illa, po guia me en la elabo ación de es e abajo.
A mis pad es, po su incondicional apoyo du an e odos es os años.
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INDICE
RESUMEN ................................................................................................................... 6
INDICE DE ABREVIATURAS.................................................................................... 7
1.- INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 11
1.1.- Nanopa ículas ................................................................................................ 11
1.2.- Tensioac i os .................................................................................................. 17
1.3.- Biomoléculas .................................................................................................. 22
1.3.1.- Ácidos nucleicos: ADN y ARN ................................................................ 22
1.3.2.- Lisozima .................................................................................................. 23
2.- OBJETIVOS .......................................................................................................... 26
2.1 Obje i o p incipal .............................................................................................. 26
2.2. Obje i os especí icos ........................................................................................ 26
3.- METODOLOGÍA .................................................................................................. 27
4.- RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................................................ 28
4.1.- Empleo de Nanopa ículas Me álicas pa a la de ección de Tensioac i os ......... 28
4.1.1.- Empleo de Nanopa ículas Me álicas pa a la de ección de Tensioac i os
Ca iónicos ........................................................................................................... 32
4.1.2.- Empleo de Nanopa ículas Me álicas pa a la de ección de Tensioac i os
Aniónicos ............................................................................................................ 38
4.1.3.- Empleo de Nanopa ículas Me álicas pa a la de ección de Tensioac i os No
Iónicos ................................................................................................................ 38
4.2.- Empleo de Nanopa ículas Me álicas pa a la de ección de Biomoléculas ......... 39
4.2.1. Tipos de Nanopa ículas empleadas pa a la de ección de Biomoléculas ..... 39
4.2.2. Modos de unión de las nanopa ículas con los ácidos nucleicos y p o eínas ... 42
4.2.3. Te modinámica de la In e acción de nanopa ículas con los ácidos nucleicos y
p o eínas ................................................................................................................. 49
5
4.2.4. Aplicaciones de las nanopa ículas como biosenso es ................................ 50
4.3.- Empleo de sis emas ensioac i os/nanopa ículas me álicas pa a la de ección de
biomoléculas ........................................................................................................... 53
5.- CONCLUSIONES ................................................................................................. 55
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................ 57

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RESUMEN
Ac ualmen e, las nanopa ículas juegan un papel muy impo an e en el campo de la
in es igación cien í ica debido a la g an a iedad de aplicaciones en dis in as á eas ales
como la a macología, la medicina, la indus ia alimen a ia, la ecnología, o la biología. Las
nanopa ículas más es udiadas con es e in son aquellas o madas po ma e iales me álicos.
De en e odos los me ales nobles, el o o des aca po sus in e esan es p opiedades óp icas,
magné icas, eléc icas, ca alí icas, biocidas y an imic obianas.
Den o del g upo de las nanopa ículas me álicas pueden encon a se nanopa ículas
de dis in o amaño, uncionalizadas con un amplio abanico de ligandos (an icue pos,
políme os, sondas de diagnós ico, á macos, ma e ial gené ico…). Po odo ello, las
nanopa ículas despie an un g an in e és y esul an especialmen e p ome edo as.
En es e abajo de e isión bibliog á ica, analiza emos en p ime luga las
p opiedades más in e esan es de las nanopa ículas, así como de los p incipales
ensioac i os y biomoléculas. Po o o lado, es udia emos la e icacia de los mé odos
colo imé icos basados en nanopa ículas me álicas pa a la de ección de ensioac i os y
biomoléculas, en compa ación con o as écnicas de análisis más adicionales. Finalmen e,
se desc ibe la e icacia de los sis emas que combinan nanopa ículas y ensioac i os pa a la
de ección de biomoléculas.
PALABRAS CLAVES: Nanopa ículas, Tensioac i os, ADN, Análisis colo imé ico,
Senso .
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INDICE DE ABREVIATURAS
ADN: Ácido desoxi ibonucleico
ARN: Ácido ibonucleico
ARNm: ARN mensaje o
ARN : ARN ibosómico
ARN : ARN ans e en e
AgNO3: Ni a o de pla a
AgNPs: Nanopa ículas de pla a
AuNPs: Nanopa ículas de o o
Au@AO-TEG: Nanopa ícula de o o ecubie a po na anja de ac idina y ie ilenglicol
Au@AO-PEG: Nanopa ícula de o o ecubie a po na anja de ac idina y
polie ilenglicol
Au@ci a o: Nanopa ícula de o o ecubie a po ci a o
Au@CALNN: Nanopa ícula de o o ecubie a po cis eína-alanina-leucina-aspa agina-
aspa agina
Au@mala o: Nanopa ícula de o o ecubie a po mala o
Au@ a a o: Nanopa ícula de o o ecubie a po a a o
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Au@ iop onin: Nanopa ícula de o o ecubie a po iop onina
BMLs: Biomoléculas
BZKB: B omu o de benzalconio
C10TAB: B omu o de decil ime ilamonio
C18TAB: B omu o de oc adecil ime ilamonio
CE: Elec o o esis capila
CMC: Concen ación Micela C í ica
CPC: Clo u o de ce ilpi idino
CTAB: B omu o de ce il ime ilamonio
DBA: Ap áme o de unión a la dopamina
DDAB: B omu o de didodecildime ilamonio
ds-poli-AT: ARN de doble cadena de pa es de bases adenina- imina.
DTAB: B omu o de dodecil ime ilamonio
ELISA: Ensayo po inmunoadso ción ligado a enzimas
FAO: O ganización de las Naciones Unidas pa a la Alimen ación y la Ag icul u a
FeCl3: Clo u o de hie o
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GC-MS: C oma og a ía de gases acoplada a espec ome ía de masas
HPLC: C oma og a ía líquida de al a esolución
HAuCl4: Ácido e aclo oáu ico
LAS: Sul ona o de dodecilbenceno de sodio
NaBH4: Bo ohid u o sódico
NAG: N-ace ilglucosamina
NAM: Ácido N-ace ilmu ámico
NaOH: Hid óxido de sodio
NIR: Espec oscopía de In a ojo ce cano
NMR: Resonancia Magné ica Nuclea
NPs: Nanopa ículas
OTA: Och a oxin A
PCR: Reacción en cadena de la polime asa
P LDH: Plamodium alcipa um Lac a o deshid ogenasa
P LDH: Plasmodium i ax Lac a o deshid ogenasa
16
en e el haz de luz y los elec ones en la supe icie de la nanopa ícula (C iado y cols.,
2007). El hecho de ene es os sis emas un espacio educido pa a el mo imien o de los
elec ones, hace que las p opiedades elec ónicas cambien d ás icamen e, dando luga a
nue as aplicaciones de g an in e és (As uc y Didie , 2004).
Figu a 2. Imagen ep esen a i a de la o ien ación de los elec ones de los á omos de la
supe icie de la nanopa ícula como consecuencia de la incidencia de luz de una
de e minada ecuencia (Hammond y cols., 2014).
La oscilación dipola es á en onces en esonancia con la adiación inciden e a una
ecuencia especí ica que depende an o del amaño, como de la o ma de las
nanopa ículas. La egión de longi udes de onda a la que se ob iene dicha esonancia se la
conoce como banda de abso ción o esonancia plasmónica (Cao, 2004).
Pa a algunos me ales como el cob e, o o o pla a, la ecuencia de esonancia del
plasmón apa ece en el ango isible del espec o, y és a es la azón po la que las
disoluciones coloidales de es os me ales mues an colo es espec acula es e in ensos.
Po o o lado, las nanopa ículas de me ales de ansición exhiben p opiedades
ca alí icas en e a muchas eacciones o gánicas con al a ac i idad y selec i idad,
u ilizándose en disolución (ca álisis homogénea) o adso bidas sob e un sopo e sólido,
como silica o alúmina (ca álisis he e ogénea). Su al a e iciencia ca alí ica se explica en
unción de su al a elación supe icie/ olumen en compa ación con o os sis emas como
mencionamos an e io men e (Li y cols, 2011) (Du and y cols, 2008).

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1.2.- Tensioac i os
Los ensioac i os llamados ambién su ac an es o agen es de supe icie ac i a, se
de inen como sus ancias que educen la ensión supe icial de un líquido, y que si en
como agen e humec an e o de e gen e. El é mino su ac an e, es un anglicismo del e mino
anglosajón “Su ace Ac i e Agen ” (Agen e Ac i o de Supe icie). Del mismo modo, se
de ine ensión supe icial como la acción de las ue zas molecula es, en i ud de la cual, la
capa ex e io de los líquidos iende a con ene el olumen de es os den o de la mínima
supe icie.
En cuan o a su es uc u a la cons i ución química de un ensioac i o comp ende
g upos hid o ílicos y g upos hid o óbicos (Mye s, 1998), éase Figu a 3.
Figu a 3. Esquema gene al de la es uc u a química de un ensioac i o.
En disolución acuosa, la pa e hid o ílica de la molécula in e acciona más
a o ablemen e con medios pola es, mien as que la pa e hid o óbica lo hace con
moléculas apola es.
A endiendo a la na u aleza de su g upo hid ó ilo, los ensioac i os se pueden
clasi ica en no iónicos, ca iónicos, aniónicos y an ó e os (Can a e o, 2010).
Los ensioac i os aniónicos son aquellos que en disolución se ionizan, quedando
ca gados nega i amen e. Se emplean en la o mulación de de e gen es de uso domés ico e
indus ial. Son del ipo: sul ona o, sul a o, os a o, sul osuccina o, sul oace a o, de i ados
de aminoácidos, e c.
Los ensioac i os no iónicos en disolución acuosa no se ionizan, ya que poseen
g upos hid ó ilos del ipo alcohol, enol, é e o amida. Algunos de es os su ac an es pueden
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o na se ela i amen e hid o ílicos po la p esencia de una cadena polié e del ipo
polióxido de e ileno. El g upo hid ó obo suele se un adical alquilo o alquil- benceno y a
eces una es uc u a de o igen na u al como un ácido g aso, sob e odo cuando se equie e
una baja oxicidad.
Los ensioac i os no iónicos g acias sus ca ac e ís icas se pueden usa como
ma e ias p imas, como base pa a la o mulación de di e sos p oduc os pa a la indus ia de
la ag icul u a, cu ido, lá ex, ex iles, p ocesos de me ales, pin u as en emulsión, pe óleo,
pulpa y papel, limpiado es.
Los ensioac i os ca iónicos son aquellos que en disolución se ionizan, y el g upo
hid ó obo queda ca gado posi i amen e. Gene almen e, es án o mados, al menos, po una
cadena de 8 a 25 á omos de ca bono, de i ada de ácidos g asos o de un de i ado
pe oquímico, un ni ógeno ca gado posi i amen e. Además, suelen es a cons i uidos po
una cadena la ga de sales de amonio cua e na ias o sales de alquilaminas. Son muy
ele an es en la indus ia po su e iciencia bac e icida, ge micida, algicida, e c. Algunos
ejemplos son: me osul a o, de i ados de imidazolina, óxidos de amina y sales de aminas.
Los ensioac i os an ó e os esul an de la combinación den o de una misma
molécula de dos ca ac e es: aniónico y ca iónico. Algunos de es os ensioac i os son
insensibles al pH, o os son ca iónicos a pH ácido, y o os de ipo aniónico a pH al o. Es os
ensioac i os son en gene al bas an e ca os, po lo que su ámbi o de aplicación es más
educido. Algunos ejemplos de ellos son aquellos que con ienen aminoácidos, be aínas o
los os olípidos en su es uc u a.
Hace más de es décadas su gie on los ensioac i os polimé icos que se sin e izan
po asociación de es uc u as polime izadas de ipo hid o ílico o lipo ílico, en o ma de
bloques o de inje os. Se suelen u iliza en p ocesos donde es án in oluc adas
mac omoléculas na u ales como en la deshid a ación del pe óleo (Salague , 2002).
Respec o a las p opiedades gene ales de los ensioac i os es impo an e des aca las
siguien es (Can a e o, 2010):
1.- Compues os an i ílicos
Son aquellos que con ienen en su molécula uno o a ios g upos pola es y uno o
a ios g upos no pola es, que suelen se cadenas hid oca bonadas solubles en disol en es
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o gánicos; y un g upo iónico soluble en agua. Debido a su es uc u a, cuando se pone en
con ac o una can idad muy pequeña de ensioac i o con el agua apa ecen dos endencias
opues as; po una pa e, el g upo hid o ílico del ensioac i o iende a si ua se en el in e io
del medio acuoso; y po o a, las moléculas de agua ienden a expulsa del medio acuoso las
cadenas hid ó obas.
2.- Humec abilidad
Cons i uye un mecanismo undamen al que in e iene en la mayo pa e de las
aplicaciones que implican a los agen es ensioac i os. Es una ca ac e ís ica que depende de
las p opiedades supe iciales.
3.- Pode espuman e
La espuma se puede de ini como un conjun o de celdas gaseosas sepa adas po
láminas delgadas de líquido. La o mación de espuma depende ambién de las p opiedades
supe iciales de las disoluciones de los agen es ensioac i os.
4.- Fo mación de micelas
Cuando un compues o an i ílico se encuen a en disolución acuosa, pa a e i a la
in e acción des a o able en e la pa e hid ó oba y el disol en e, además de adso be se en
la in e az, exis e o a al e na i a que es la de asocia se en e sí o mando ag egados
molecula es, iónicos o mix os llamados micelas, que se o man po encima de una cie a
concen ación, denominada concen ación micela c í ica (C.M.C.) (Can a e o, 2010).
Exis en di e en es ipos de micelas, cuyas es uc u as an a depende del balance
en e la pa e hid ó ila y lipó ila que p e alezca en la molécula del ensioac i o. Así,
encon amos, micelas in e sas, en las que las colas de hid oca bu os ( egión hid o óbica)
es án o ien adas hacia la ase oleosa, mien as que los g upos pola es ( egión hid o ílica) se
encuen an en el in e io de la micela, disuel os en agua u o o disol en e pola con inado
en su in e io ( éase igu a 4a).
O bien, podemos encon a las micelas di ec as, en las que la pa e hid o ílica es á
en con ac o con la disolución, mien as que la pa e hid o óbica lo hace hacia el in e io de
la es uc u a micela (C uces, 1998) ( éase igu a 4b).
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(a) (b)
Figu a 4. (a) Micela in e sa o mada en un disol en e o gánico apola . Los g upos pola es
del ensoac i o se o ien an en el in e io acuoso, mien as que sus cadenas hid o óbicas
es án en con ac o con el disol en e apola (ex e no). (b) Micela di ec a o mada en una
disolución acuosa. Los g upos pola es de las moléculas del ensoac i o es án en la
supe icie en con ac o con la ase acuosa y las egiones hid oca bonadas, se encuen an en
el in e io de la micela.
Exis en múl iples usos y aplicaciones pa a los ensoac i os, en e los cuales des acan
las siguien es ecogidas en la Tabla 1:
APLICACIONES Y USOS DE LOS TENSIOACTIVOS
Emulsi ican es
Teñido
Dispe san es
Blanqueado
Mojado
Sua izan es
Espumado o ompimien o de espuma
Lub ican es
Impe meabilizan es
Humec an e
Ge micidas
De e gencia
Insec icidas
Eng ase y deseng ase
Tabla 1. Algunos usos y aplicaciones de los ensioac i os (Solé, 2014).
Po úl imo, es in e esan e hace una pequeña mención a los ensioac i os geminis.
Los ensioac i os geminis cons i uyen un g upo de sus ancias an i ílicas que poseen dos o
más g upos pola es, y dos o más cadenas hid ó obas. Mien as que las moléculas de los
ensioac i os con encionales con ienen una o dos cadenas hid oca bonadas unidas a un
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mismo g upo pola . Algunas ca ac e ís icas es uc u ales de los ensioac i os geminis son
las siguien es (An elo, 2008):
1.- Todos los ensioac i os geminis poseen al menos dos cadenas hid ó obas y dos g upos
iónicos o pola es.
2.- El puen e en e dichas cadenas puede se co o (dos g upos me ileno) o la go (doce
g upos me ileno); ígido (benceno) o lexible (cadena de me ilenos); pola (polié e ) o no
pola (ali á ico, a omá ico), y puede se i pa a uni las cabezas pola es o á omos de
ca bono de la cadena hid oca bonada p óximos a ellas.
3.- El g upo pola puede se posi i o (amonio), nega i o ( os a o, sul a o, ca boxila o), no
iónico (polié e , azúca ) o zwi e iónico. La mayo pa e de los ensioac i os geminis
poseen moléculas simé icas, es deci , con los g upos pola es iguales, e idén icos g upos no
pola es. Sin emba go, ambién se han sin e izado ensioac i os geminis con dis in os g upos
pola es y con cadenas hid oca bonadas di e en es ( éase Figu a 5).
Figu a 5. Algunos ejemplos de su ac an es ipo gemini sin e izados has a la ac ualidad: (a)
ensioac i o gemini aniónico, (b) ensioac i o gemini zwi e ionico, (c) ensioac i o gémini
e áme o ca iónico, (d) ensioac i o gémini no iónico (An elo, 2008).
Finalmen e, cabe menciona algunas p opiedades de es e ipo pa icula de
su ac an es: (i) la CMC de los ensioac i os geminis es meno que la de los ensioac i os
o dina ios homólogos en uno o dos ó denes de magni ud. Una de las posibles azones de

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es a disminución en el alo de la CMC es que se ha encon ado que hay un mayo
empaque amien o de los g upos hid ó obos de los gemini en la in e ase ai e-agua con
espec o a los su ac an es con encionales; (ii) po o a pa e, los ensioac i os geminis
poseen una capacidad pa a disminui la ensión supe icial del agua que es de has a es
ó denes de magni ud supe io a la de los ensioac i os o dina ios. Cuando el g upo que
ac úa como puen e es pequeño o hid ó ilo, el acomodamien o de los g upos lipó ilos en la
in e ase ai e-agua es más compac o que en los ensioac i os con encionales y, po lo an o,
la concen ación del ensioac i o en esa in e ase es mayo , lo que causa una mayo
disminución de la ensión supe icial (An elo, 2008).
1.3.- Biomoléculas
1.3.1.- Ácidos nucleicos: ADN y ARN
Los ácidos nucleicos se pueden de ini como biopolíme os de ele ado peso
molecula o mados po o as subunidades es uc u ales o monóme os denominados
nucleó idos. Son las biomoléculas po ado as de la in o mación gené ica (Bu iel, 2010).
De acue do a la composición química, los ácidos nucleicos se clasi ican en ácidos
ibonucleicos (ARN) y en ácidos desoxi ibonucleicos (ADN), que se encuen an en odos
los ipos celula es.
Los nucleó idos son las unidades básicas que o man los ácidos nucleicos como se
mencionó an e io men e. Cada nucleó ido es á cons i uido po es componen es:
1.- Una molécula de pen osa (polisacá ido con 5 á omos de ca bono). El ADN con iene en
su es uc u a la desoxi ibosa, mien as que el ARN es á o mado po ibosa.
2.- Una molécula de ácido os ó ico.
3.- Una base he e ocíclica ni ogenada. És as úl imas son las esponsables a a és de la
secuencia y de los acoplamien os, de la conse ación y ansmisión de la in o mación
gené ica. Las bases ni ogenadas se clasi ican en pú icas y pi imidínicas. En el ADN, las
bases pú icas son la adenina y la guanina, mien as que las bases pi imidínicas son la
ci osina y la imina; en el ARN, el u acilo sus i uye a la imina (Bu iel, 2010).
Los á omos de oxígeno y de ni ógeno de las bases pueden ac ua como donado es o
acep o es, y o ma puen es de hid ógeno, in e acción undamen al que man iene unida la
doble hélice.
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Los ácidos nucléicos pueden o ma di e en es es uc u as en el ADN. La es uc u a
p ima ia es á de inida po su es uc u a de enlaces co alen es y la secuencia de nucleó idos.
És a de e mina la con igu ación de la mac omolécula. Po o a pa e, la es uc u a
secunda ia y e cia ia es ablece la con igu ación de la mac omolécula.
La doble hélice se man iene es able, p incipalmen e, po dos ipos de ue zas: (i) los enlaces
de hid ógeno en e pa es de bases complemen a ias de las dos cadenas; y (ii) las
in e acciones de apilamien o de las bases (in e acciones “π-s acking”), a a és de las
cuales los pa es de bases se encuen an pa cialmen e supe pues os, de o ma que es a
disposición a o ece las in e acciones de apilamien o de pa ejas de base si uadas en e
planos ecinos (Robe azzi y cols., 2006).
En la ac ualidad, el ADN juega un papel muy impo an e en la ecnología, y se ha
con e ido en un mecanismo pa a es udia y en ende los p ocesos de la ida, en la
medicina, biología y en o as amas de la ciencia.
Po o o lado, el ARN in e iene jun o al ADN en la sín esis de p o eínas y del
aslado de la in o mación gené ica del ADN. El ARN copia la in o mación de cada gen del
ADN y luego es a pasa al ci oplasma, donde se une al ibosoma pa a di igi la sín esis
p o eica.
Exis en di e en es ipos de ARN: el ARN mensaje o (ARNm), conocido como ARN
codi ican e, posee el código gené ico que de e mina el esquema de los aminoácidos pa a
o ma una p o eína; el ARN ans e encia (ARN ) se enca ga de lle a los aminoácidos a
los ibosomas con el in de inco po a los al p oceso de sín esis p o eica, asimismo, se
enca ga de codi ica la in o mación que posee el ARN mensaje o a una secuencia de
p o eínas; y po úl imo, el ARN ibosómico (ARN ) que o ma pa e de los ibosomas y
ac úa en la ac i idad enzimá ica, enca gándose de c ea los enlaces pep ídicos en e los
aminoácidos del polipép ido en el p oceso de sín esis de p o eínas (Gómez-Ja abo, 2012).
1.3.2.- Lisozima
La lisozima, ambién conocida como mu amidasa (N-ace il mu amidaglicano
hid olasa, E. C. 3. 2.1. 17), ue descubie a en 1922 po Alexande Fleming (Ca illo,
2013), éase igu a 6.
La lisozima de cla a de hue o (HEW) ue la p ime a p o eína que ue secuenciada y
que enía los ein e aminoácidos con encionales, además de se ambién la p ime a de la
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que se ob u o un análisis c is alog á ico comple o, y de la que se p opo cionó un
mecanismo de eacción de allado. Desde su descub imien o es a p o eína ha jugado un
papel muy impo an e en los modelos enzimá icos, y en muchos aspec os de la biología
mode na, incluyendo la química de p o eínas, c is alog a ía, esonancia magné ica nuclea
(NMR), inmunología y plegamien o de p o eínas.(Ca illo, 2013).
La lisozima se encuen a en muchos o ganismos i os. En los humanos, la lisozima
juega un papel muy impo an e en la de ensa en e a las in ecciones. Po ejemplo, en las
lág imas se encuen a en can idades comp endidas en e 3.000 y 5.000 μg/mL, y p o ege
en e a bac e ias y i us. En la sali a p o ege en e una g an a iedad de mic oo ganismos
como bac e ias, i us y hongos de di e en es especies de Candida.
Además de la ac i idad an ibac e iana, se han desc i o muchas o as ac i idades
biológicas de la lisozima como su ac i idad an i i al. La lisozima adminis ada po ía o al
y cu ánea p e iene en e medades de la piel, como el he pes simple y la a icela, debido a
su ac i idad an iin lama o ia (Ca illo, 2013).
O ganismos in e nacionales como la FAO/WHO y muchos países como Alemania,
Aus ia, Aus alia, Bélgica, Dinama ca, España, Finlandia, F ancia, I alia, Japón y Reino
Unido ienen econocida a la lisozima de cla a de hue o como una p o eína no óxica, y po
ello es u ilizada pa a ines alimen a ios, a macológicos y e apéu icos. Así, se es ima que
más de 100 oneladas de lisozima se emplean anualmen e pa a es os p opósi os (Ca illo,
2013).
En la indus ia a macéu ica, se emplea en el a amien o de en e medades b onco
pulmona es, pas as den ales pa a p e ención de ca ies, y en c emas de aplicación ópica.
(Namba y cols, 1981).
La lisozima es de la clase de enzimas que des uye las pa edes celula es de cie as
bac e ias G am-posi i as po up u a del enlace β (1-4) en e el ácido N-ace ilmu ámico
(NAM) y N-ace ilglucosamina del pep idoglicano (NAG), debili ando así la pa ed celula
(Ca illo, 2013).
25
Figu a 6. Se mues a el si io de co e de la lisozima en el pep idoglicano de la pa ed celula
de las bac e ias (Ca illo, 2013).
El esul ado es la pene ación de agua en la célula que se hincha y acaba po es alla ,
eniendo luga un enómeno denominado lisis. En cambio, la lisozima es casi inac i a
en e a mic oo ganismos G am-nega i os, debidos a la di icul ad pa a accede al
pep idoglicano, que se encuen a p o egido po la memb ana ex e na. Es a p opiedad de
hid oliza el pep idoglicano se conoce como ac i idad neu aminidasa o mu amidasa.
De acue do con Jollés y Jollés (1984), las lisozimas se pueden clasi ica en los
siguien es ipos (Diez, 2014):
1.- Lisozima ipo C (“Chicken- ype”): aunque las lisozimas más ep esen a i as de es e
ipo se encuen an en la cla a de hue o de cie as a es (pollo, pa o) ( éase Figu a 7), en es e
g upo ambién pueden engloba se la lisozima p oceden e de la leche humana, de a a, e c.
Todas ellas poseen al ededo de 130 aminoácidos, con cua o puen es disul u o. Poseen una
cie a ac i idad de qui inasa, lo que posibili a la hid ólisis de políme os compues os
únicamen e de NAG.
2.- Lisozima ipo G (“goose- ype”): es a clase de lisozimas ienen unos 185 aminoácidos y
no dan eacción inmunológica c uzada con las de ipo C. También poseen cua o puen es
disul u o.
3.- Lisozimas p oceden es de bac e io agos: el ejemplo más ep esen a i o lo cons i uye la
lisozima codi icada po el bac e io ago T4 (T4L). Es a lisozima iene 164 aminoacidos y su
secuencia no es homologa con las de las enzimas de ipo C.
32
En p ime luga , se mues an los esul ados ela i os a la de ección de ensioac i os
ca iónicos empleando nanopa ículas me álicas.
4.1.1.- Empleo de Nanopa ículas Me álicas pa a la de ección de Tensioac i os
Ca iónicos
Como ue indicado an e io men e, el empleo de la écnica de espec oscopía de
abso ción UV- is pa a la de ección cuan i a i a de di e en es anali os implica la
de e minación cuan i a i a de la abso bancia de la mues a a una longi ud de onda
de e minada a la que abso be el anali o, p e io calib ado del sis ema. Es e es po an o un
mé odo di ec o de cuan i icación ( éase la igu a 9a). En cambio, cuando se ex apola es e
p ocedimien o a la de ección de ensioac i os no colo eados, empleando nanopa ículas
me álicas, se p ocede median e una de e minación indi ec a. Es deci , en luga de segui la
banda del ensioac i o (en la mayo ía no de ec able po UV- isible, excep o en el caso de
ensioac i os con g upos a omá icos en su es uc u a), es necesa io segui los cambios que
se p oducen en banda SPR de la nanopa ícula, así como en la longi ud de onda del
máximo, como consecuencia de la in e acción de es a con el ensioac i o ( éase igu a 9b).
Las ca ac e ís icas de la banda SPR de la nanopa ícula depende del ipo de cen o me álico,
el ipo de ligando p o ec o o es abilizan e, del amaño de las mismas y del medio (sales o
codisol en es) que las odean.
Figu a 9. (a) G á ico ep esen a i o de la ec a de calib ado de un anali o colo eado
cualesquie a pa a su de e minación di ec a (Adap ada de Cas ellanos, 2013). (b) Espec os
de abso ción UV- is del sis ema Au@ a a o/CTAB, en unción de la concen ación de
CTAB, empleados pa a la de e minación indi ec a del ensioac i o (Adap ada de Sh i as e
cols., 2015).

33
Las nanopa ículas empleadas pa a la de ección de ensioac i os ca iónicos son, po
lo gene al, de ca ác e aniónico, es deci , su ca ga ne a es nega i a. En cuan o a su sín esis,
desde un pun o de is a químico, las nanopa ículas en disolución (disolución coloidal)
equie en del empleo de mé odos que pe mi an ob ene un con ol p eciso sob e el amaño y
la o ma de las nanopa ículas pa a así ob ene un conjun o de pa ículas monodispe sas que
p esen en una p opiedad de e minada.
En gene al, la sín esis de nanopa ículas me álicas en disolución se lle a a cabo
median e el empleo de los siguien es componen es:
a) P ecu so me álico
b) Agen e educ o
c) Agen e es abilizan e
Des acan las de Au@ci a o, cuya sín esis se basa en la educción del ácido
e aclo oáu ico (HAuCl4) con el ligando p o ec o , gene almen e ci a o isódico, en
medio acuoso. Las AuNPs ob enidas po es e mé odo ienen una cubie a de iones ci a o en
su supe icie que puede se ácilmen e eemplazados o in e cambiados po o o ligando.
O o mé odo de sín esis habi ual es la educción de la mezcla Au/ci a o, en las
p opo ciones adecuadas, empleando NaBH4 como agen e educ o , en p esencia o no de un
agen e es abilizado como pueda se el alcohol poli inílico. Además, son ambién
ecuen es las nanopa ículas de Au@mala o y Au@ a a o cuya sín esis es equi alen e
(Sh i as e cols., 2015).
Tan o la dis ibución de amaño como el amaño de la AuNPs pueden se con olados
po pa áme os expe imen ales ales como el pH, la concen ación de HAuCl4 y la elación
de concen aciones Au/ligando.
En el caso de las nanopa ículas de pla a exis en dos mé odos de sín esis
ca ac e ís icos, que son: el mé odo Lee-Meisel y el mé odo C eigh on. El p ime o consis e
en una a iación del mé odo de ob ención de nanopa ículas de o o, en el que se emplea
AgNO3 en luga de HAuCl4 como p ecu so me álico, y ci a o de sodio como agen e
educ o . Median e es e mé odo se ob ienen nanopa ículas de pla a con una dis ibución
amplia de amaño de pa ícula (polidispe sas).
El mé odo C eigh on consis e en la educción de AgNO3 con el agen e educ o
NaBH4. Es e mé odo es el más u ilizado en la ac ualidad y da luga a la ob ención de
34
nanopa ículas de pla a de ap oximadamen e 10 nm y con una dis ibución es echa de
amaños (monodispe sas) (Monge, 2009).
La de ección colo imé ica usando AuNPs se basa en la dis ancia de la esonancia del
plasmón de supe icie de AuNPs. Es po eso, que las AuNPs dispe sas poseen un colo que
iende más al ojo (ama illo, osa, ojo) y un máximo de abso ción al ededo de 520 nm,
mien as que las AuNPs ag egadas ienen un colo más p óximo al azul ( e de, azul o
pú pu a), y la in ensidad de abso ción de la mues a a longi udes de onda supe io es se
inc emen a. Po an o, es undamen al en la de ección colo imé ica log a una in e acción
selec i a en e el anali o y las AuNPs que induzca la ag egación/desag egación del sis ema.
Exis en dos es a egias básicas que han sido empleadas en dicha de ección: (a) la
ag egación y (b) la desag egación inducida po el anali o. La igu a 10 mues a un esquema
ep esen a i o de ambas es a egias.
(a) (b)
Figu a 10. (a) Esquema ep esen a i o de un sis ema de nanopa ículas en es ado ag egado
(b) Esquema de un sis ema de nanopa ículas en es ado desag egado.
A con inuación, en la Tabla 3 se expone una compa a i a en e el amaño de las
nanopa ículas, el inc emen o de la longi ud de onda obse ado y las CMC eó icas y
expe imen ales de los di e en es ipos de ensioac i os más u ilizados en di e en es es udios
ealizados has a la echa.
35
Tipo de
Nanopa ícula
/Re e encia
Diáme o
NPs
(nm)
Tensioac i o
(T)
∆λmáximo
(nm)
[T]∆λmáximo
(mM)
CMCexp
(mM)
CMC
(mM)/
Re e encia
Au@ci a o
(Kuong e
cols., 2007)
(23  3)
C10TAB
255.5
5.0
50 - 100
65
(Lee, 2011)
Au@ci a o
(Kuong e
cols., 2007)
(23  3)
DTAB
253.7
0.5
10 - 50
14.6–16.0
(Aguia e
cols.,2003)
Au@ci a o
(Kuong e
cols., 2007)
(23  3)
TTAB
226.5
0.1
1.0 – 5.0
3.60–3.72
(Aguia e
cols.,2003)
Au@ci a o
(Kuong e
cols., 2007)
(23  3)
CTAB
201.3
0.01
0.5 – 1.0
0.92–1.00
(Aguia e
cols.,2003)
Au@ci a o
(Kuong e
cols., 2007)
(23  3)
C18TAB
201.3
0.01
0.1 - 0.5
0.21
(Islam e
cols., 2015)
Au@ci a o
(Zheng e
cols.,2014)
17
DTAB
-
0.01
‹ 0.1
14.6–16.0
(Aguia e
cols.,2003)
Au@ci a o
(Zheng e
cols.,2014)
17
CTAB
-
0.001
0.1
0.92–1.00
(Aguia e
cols.,2003)
Au@ci a o
(Zheng e
cols.,2014)
17
BZKB
-
0.003
0.1
4.80
(Mahmood
e cols.,
2016)
Au@ a a o
(Sh i as e
cols., 2015)
(4.4  1.0)
CTAB
194
0.00137
< 0.00137
0.92–1.00
(Aguia e
cols.,2003)
Au@ a a o
(Sh i as e
cols., 2015)
(4.4  1.0)
CPC
210
0.00056
<0.00056
1.24
(On i e os
e
cols.,2011)
Au@ a a o
(Sh i as e
cols., 2015)
(4.4  1.0)
DTAB
202
0.00097
<0.00097
14.6–16.0
(Aguia e
cols.,2003)
Tabla 3. Análisis compa a i o de dis in os pa áme os pa a la de ección de algunos de los
ensioac i os más comunes en di e en es es udios, donde CMCexp y CMC co esponden a la
concen ación micela c í ica expe imen al y eó ica.
36
T as el análisis de la Tabla 3, pueden ex ae se una se ie de conclusiones
in e esan es. En p ime luga , la discusión se cen a á en la de ección del ensioac i o como
monóme o, y en segundo luga en la de ección de la CMC del ensioac i o, y po an o, de
la o mación de es uc u as micela es.
Pa a ca ac e iza la de ección del ensioac i o en o ma monóme o se han enido en
cuen a dos pa áme os: (i) ∆λmáximo, es deci , el inc emen o en e la longi ud de onda del
máximo de abso ción de la nanopa ícula lib e (en ausencia de ensioac i o), que
p opo ciona disoluciones de colo ojo) y el alo de la longi ud de onda del máximo de
abso ción de la banda, que su ge como consecuencia de la in e acción del ensioac i o
monóme o con la nanopa ícula en su es ado más ag egado (disoluciones colo azul) ( éase
igu a 11); y (ii) la concen ación de ensioac i o a la cual se p oduce inc emen o de
longi ud de onda máximo, an e io men e desc i o ([T]∆λ máxima).
Figu a 11. Rep esen ación g á ica del inc emen o de longi ud de onda máximo (∆λmax)
(Adap ada de Duymo ich e cols., 2005).
Es os dos pa áme os dan cuen a de cuál es el sis ema de nanopa ícula, en cuan o a
amaño, na u aleza del cen o me álico y del ligando p o ec o más idóneos pa a log a una
de e minación más sensible del ensioac i o en o ma monóme o. Teniendo en cuen a es as
p emisas, y a endiendo a los da os ecogidos en la Tabla 3, se puede ex ae la siguien e
in o mación:
37
1.-Se deduce que las nanopa ículas de Au@ci a o de meno amaño son más sensibles
pa a la de ección de los ensioac i os de cadena ali á ica DTAB y CTAB. Así, las
nanopa ículas Au@ci a o de diáme o (23  3) nm de ec an al ensioac i o DTAB y
CTAB a una concen ación de 0.5 y 0.01 mM, espec i amen e, en compa ación con la
mayo concen ación de ensioac i o eque ida en el caso de las nanopa ículas de
es uc u a equi alen e y amaño in e io (17 nm). Es impo an e des aca que no es posible
ex ae in o mación en es e caso del inc emen o de longi ud de onda p oducido al no
exis i da os disponibles en la bibliog a ía en el caso de las nanopa ículas de Au@ci a o
de 17 nm.
2.- Cuando se compa a el sis ema Au@ a a o con el sis ema Au@ci a o pa a la de ección
de DTAB y CTAB, se concluye que el sis ema Au@ a a o es más sensible a la de ección
de es os ensioac i os en o ma monóme o. De es a o ma pa a inc emen os de longi ud de
onda máximo muy simila es en ambos sis emas, se obse a el máximo de ag egación del
sis ema a una concen ación de ensioac i o dos ó denes de magni ud más pequeña en el
caso de las nanopa ículas Au@ a a o espec o a la que p esen a el si ema Au@ci a o.
Nó ese en es e caso que es os sis emas son di e en es en cuan o a las ca ac e ís icas del
ligando p o ec o que ecub e el o o, y ambién en cuan o al amaño del sis ema. Po
consiguien e, de nue o, las nanopa ículas de meno amaño p opo cionan lími es de
de ección in e io es.
3.- Po o o lado, haciendo e e encia únicamen e a los ensioac i os pe enecien es al
g upo de los b omu os alquil ime ilamonio, se obse a que pa a un mismo sis ema de
nanopa ículas, se ob iene un ni el de de ección más sensible en el caso de los ensioac i os
que poseen una mayo longi ud en su cadena ca bonada. Así, a medida que aumen a el
núme o de ca bonos de la cadena ca bonada, el ∆λmáxima es mayo , a la ez que [T]∆λ máxima
disminuye. Es a secuenciación es equi alen e independien emen e del amaño de la
nanopa ícula y de la na u aleza del ligando p o ec o .
4.- Finalmen e, en cuan o al cálculo de la CMC, emos como la CMC expe imen al,
ob enida median e análisis colo imé ico, se encuen a den o de los angos es ablecidos
po la CMC eó ica, ob enida po o as écnicas más con encionales de análisis, como
HPLC o medidas de conduc i idad o de ensión supe icial, señaladas en las e e encias
adjun as a la Tabla. Es impo an e des aca como los da os de la CMC expe imen al

38
ob enidos po el mé odo colo imé ico pa a las nanopa ículas Au@ci a o de mayo
diáme o son los más p óximos al alo de la CMC eó ica.
4.1.2.- Empleo de Nanopa ículas Me álicas pa a la de ección de Tensioac i os
Aniónicos
En es e caso se encuen an muy escasas e e encias en la bibliog a ía. Des aca sin
emba go, un es udio en el que se demos ó que la de e minación de los ensioac i os
aniónicos en agua, se basa en la o mación de pa es iónicos de dichos ensioac i os con el
colo an e azul de me ileno (C16H18N3ClS). Se comp obó que las nanopa ículas magné icas
ecubie as con poli (ácido ac ílico) de magne i a (PPA@Fe3O4) podían adso be el
colo an e azul en agua ápidamen e y se p oducía un cambio ob io en la abso ción óp ica
que a ía de 662 has a 590 nm, es o mues a la sepa ación espec al en e el in e y el pa de
iones. La de ección se basa en que el colo o la longi ud de onda de abso ción del azul de
me ileno cambian cuando se une al ca boxilo de las nanopa ículas (Wei y Mo, 2014).
En conclusión, los ensioac i os aniónicos en agua pueden se de e minados
di ec amen e sin ex acción y/o sepa ación median e el uso del colo an e azul de me ileno y
las nanopa ículas magné icas modi icadas.
Las p opiedades únicas de las nanopa ículas magné icas, incluyendo el
supe pa amagne ismo y la al a capacidad de adso ción, son una al e na i a e icaz a los
ma e iales con encionales u ilizados en la p epa ación de la mues a y la eliminación de
con aminan es.
Uno de los mé odos de sín esis más común u iliza FeCl3 como uen e de los á omos
de hie o y se descompone con die ilenglicol en p esencia de PAA (ácido poliac ilac ílico)
y NaOH que ca aliza la eacción. La sín esis de las nanopa ículas PAA@ Fe3O4 iene una
buena dispe sabilidad y un amaño p omedio de 9 nm.
El ensioac i o aniónico que se u ilizó en es e abajo es el sul ona o de dodecilbenceno de
sodio (LAS) (Wei y Mo, 2014).
4.1.3.- Empleo de Nanopa ículas Me álicas pa a la de ección de Tensioac i os No
Iónicos
En la ac ualidad, no cons a bibliog a ía su icien e pa a desa olla es e apa ado,
pe o si se mencionan algunos ejemplos de ensioac i os no iónicos en abajos elacionados
39
con la de ección de ensioac i os ca iónicos y aniónicos como Tween 20, B ij-35, T i ón-
X100 o T i ón-X114 (Kuong e cols., 2007), (Sh i as e cols., 2015).
Los ensoac i os no iónicos es án o mados po una cadena alquílica la ga y un
g upo sin ca ga pe o muy pola . Los g upos pola es más u ilizados son: polioles (a eces
azúca es na u ales), polioxie ilenos (é e es de polialcohol), diaminas y aminas e oxiladas.
Es os ensoac i os no p oducen iones en disolución acuosa y po es e hecho son
compa ibles con cualquie o o ipo de ensioac i os.
4.2.- Empleo de Nanopa ículas Me álicas pa a la de ección de Biomoléculas
El empleo de nanopa ículas como ma cado es o senso es pa a la de ección de
biomoléculas en luga de moléculas o ma cado es luo escen es con encionales es un ema
de in e és ecien e (Tansil y Gao, 2006). Es os a ances han conducido a una mejo a
signi ica i a an o en selec i idad, sensi i idad como en la capacidad de o mación de
complejos biomolécula- ecep o . En es e apa ado del abajo de e isión se esumi án los
úl imos sis emas de nanopa ículas empleados en la de ección de biomoléculas, así como
los di e en es modos de unión de las nanopa ículas con biomoléculas como el ADN y el
ARN, algunos pa áme os e modinámicos de la in e acción nanopa ícula-biomolécula
ex aídos de los úl imos es udios, y inalmen e algunas de las aplicaciones más ele an es
es udiadas has a la echa.
4.2.1. Tipos de Nanopa ículas empleadas pa a la de ección de Biomoléculas
Como se ha mencionado an e io men e en es e abajo, las nanopa ículas pueden
encon a se desnudas o sin uncionaliza (“naked nanopa icles”) o uncionalizadas con
di e en es ipos de ligandos (“ unc ionalized nanopa icles”).
La uncionalización de las AuNPs con p o eínas, pép idos y oligonucleó idos ha pe mi ido
el desa ollo de nue os senso es pa a la de ección al amen e sensible de es as biomoléculas
y las in e acciones biomolecula es. Así en la bibliog a ía puede dis ingui se en e:
1.- Funcionalización de las AuNPs con pép idos y p o eínas (Zhang e cols., 2016).
Se es udia on las cua o es a egias p incipales pa a el enlace de una p o eína o un
pép ido a las AuNPs:
40
a) Abso ción elec os á ica.
b) Conjugación con un ligando en la supe icie de la AuNP.
c) Conjugación a una molécula co ac o pequeña que la p o eína puede econoce y
uni .
d) Conjugación di ec a a la supe icie de la AuNP.
2.- Funcionalización de las AuNPs con ácidos nucleicos (Zhang e cols., 2016).
El uso de ácidos nucleicos en combinación con AuNPs ha abie o nue os ho izon es
pa a la de ección de di e en es anali os. Es a me odología se basa no malmen e en el
es udio del obje i o con ap áme os especí icos, es deci , secuencias de ADN indi iduales o
cadenas de ARN, y el cambio de con igu ación o con o mación esul an e de los
ap áme os.
Cabe menciona que los ap áme os son ácidos nucleicos de cadena sencilla
(ssDNA y RNA) capaces de econoce de o ma especí ica y con al a a inidad a a ios ipos
de moléculas diana median e un plegamien o idimensional de su cadena. Gene almen e
son ob enidos median e su selección desde geno ecas de oligonucleó idos combina o iales,
median e el mé odo SELEX (Sys ema ic E olu ion o Ligands by Exponen ial
En ichmen ), que pe mi i á selecciona aquel oligonucleó ido de la geno eca u ilizada que
se une con más a inidad a la molécula diana. Es a me odología ha sido ampliamen e
es udiada y ha demos ado en ajas especiales
3.- Funcionalización con o o ipo de ligandos.
La inco po ación de un ligando ap opiado puede modi ica las p opiedades ísicas
del ma e ial que o ma la nanopa ícula y mejo a sus aplicaciones. Bajo es e pun o de is a
los dend íme os son adecuados pa a p omo e o denamien os de inidos de los ma e iales y
mejo a las ca ac e ís icas ísicas (óp icas, magné icas, e c.) de es os sis emas, debido
p incipalmen e a la capacidad de con ol de su es uc u a y composición.
Los calixa enos, iológenos dica iónicos y las α,ω- diaminas ali á icas lineales ambién son
o os ejemplos de ligandos pa a la uncionalización de las nanopa ículas (Gue ini, 2008).
41
A con inuación se mues an algunos ejemplos de pequeñas moléculas e iones que se
han de ec ado median e un mé odo colo imé ico u ilizando AuNPs uncionalizadas con
p o eínas o ácidos nucleicos (Tabla 4):
Tamaño NPs
(nm)
Anali o
De ección de la sonda
y/o mé odo
Lími e de
de ección
(nM)
Re e encia
13
Melanina
AuNPs uncionalizdas
con HS-oligonucleó ido
41.7
(Huang e cols.,
2011)
13
Dopamina
(DBA)“Dopamine
binding ap ame ”,
ap áme o de unión de la
dopamina como un
elemen o de
econocimien o.
3.6·10-4
(Zheng e
cols.,2011)
20
Cis eína
Nanopa ículas de
Cis eína combinada
con Hg2+,y AuNPs
uncionalizadas con
oligonucleó idos
dispe sas
100
(Lee e cols.,
2008)
13
Kanamicina
Kanamicina unida al
conjugado AuNPs-
ap áme o
25
(Song e cols.,
2011)
13
Och a oxina
A
OTA induce un cambio
con o macional en su
ap áme o
20
(Yang e cols.,
2011)
42
Hg2+,Pb2+,
Cu2+
AuNPs ecubie as con
papaína.
200
(Guo e cols.,
2011)
Tabla 4. Ejemplos de di e en es anali os de ec ados haciendo uso del mé odo
colo imé ico basado en AuNPs uncionalizadas con p o eínas o ácidos nucleicos.
Teniendo en cuen a los da os ecogidos en la abla 4, se p ocede a comen a una
se ie de cues iones, como po ejemplo, que sis ema es mejo pa a de ec a biomoléculas,
cuál es el amaño de nanopa ícula más adecuado pa a dicha de ección, o como in luye el
anali o.
El lími e de de ección se de ine como la can idad o concen ación mínima de
sus ancia que puede se de ec ada con iabilidad po un mé odo analí ico de e minado, po
an o, un alo meno del mismo indica una mayo sensibilidad de la écnica de de ección.
48
La adenina iene un g upo amino exocíclico si uado en la sex a posición y un
ni ógeno del anillo en la sép ima posición, que pe mi e una al a a inidad de abso ción a
a és de ue zas de abso ción química. La unión iene luga a a és de un mecanismo de
coo dinación que implica la in e acción di ec a del ni ógeno del anillo de o o, con la
con ibución pa cial del g upo amino exocíclico (Koo e cols., 2015).
La a inidad de la adenina hacia el o o es an al a que puede compe i e icazmen e con la
unión es able de Wa son-C ick pa a ds-poli-AT.
Como esul ado, en la p oximidad de la supe icie de o o, las secuencias de poli-A se
abso ben ue emen e como moléculas de heb a simple a pesa de la p esencia de
secuencias de poli-T complemen a ias.
Las bases del ADN ambién in e ac úan con el o o a a és del anillo a omá ico
(Koo e cols., 2015).
Va ios es udios han con i mado que, excep o la adenina, odas las bases ienden a
o ien a se pa alelamen e a la supe icie. Es a con igu ación pe mi e la máxima
supe posición de las densidades elec ónicas en e bases y o o pa a a o ece la
ans e encia de ca ga en e el anillo a omá ico y la supe icie de o o (Deme s e cols.,
2002) (Piana y Bilic, 2006).

49
4.2.3. Te modinámica de la In e acción de nanopa ículas con los ácidos nucleicos y
p o eínas
Diáme o
NPs
(nm)
Modo unión
Tipo
BMLs
Kagua
(M-1)
∆G
(kJ)
Mé odo empleado
en la cuan i icación
de K e ∆G
Re .
Tipo de Nanopa ículas
Au@ iop onin
1.4
In e calación
o
Enlaces de H.
ADN
7.2 x105
-33.42
Ciné ico
(P ado-
Go o y
G ueso,
2011)
1.8
No
elec os á ica
ADN
6.40x105
-33.12
Espec oscopía
(P ado-
Go o y
G ueso,
2014)
Au@AO-TEG
11.8±3.4
In e calación o
Unión ex e na
ADN
(K1) = 5.4x106
(K2) = 3.3x104
(K2’) =3.8x104
-38.40
-25.78
-26.13
K1 y K2:
Espec o o ome ía
K2’:Espec o luo ome ía
(Bi e e
cols.,
2011)
Au@AO-PEG
3.9±1.0
In e calación o
Unión ex e na
ADN
(K1) = > 106
(K2) = < 105
(K2’) = 2x104
-24.54
K1 y K2:
Espec o o ome ía
K2’:Espec o luo ome ía
(Bi e e
cols.,
2011)
Tabla 5. Pa áme os e modinámicos de la in e acción y ca ac e ís icas de di e en es
nanopa ículas de o o en su in e acción con las biomoléculas.
A con inuación se exponen las conclusiones ex aídas de la abla 5. Se ealiza una
compa a i a de los di e en es ipos de nanopa ículas, los amaños de es as, y el modo de
unión al ADN. Po o a pa e, se comen a cuál es el p oceso mas a o ecido en unción de
los alo es de inc emen o de ene gía lib e.
En p ime luga , se obse an es ipos de nanopa ículas de o o uncionalizadas con
dis in os ligandos ( iop onina, na anja de ac idina y ie ilenglicol o polie ileglicol) que an a
50
uni se al ADN median e di e en es modos de unión (in e calación, unión ex e na…). Las
AuNPs p esen an dis in os amaños, siendo Au@ iop onina la de meno alo .
Po o o lado, en la abla 5 se e leja an o la cons an e de equilib io (K) como el
inc emen o de ene gía lib e (∆G) ob enidos p incipalmen e median e mé odos ciné icos y
espec oscópicos. Así cuan o, más nega i o es el alo de ∆G, y mayo en alo absolu o,
más a o ecido es á el p oceso de o mación del complejo nanopa ícula/ADN. De acue do
con es e azonamien o se concluye que las nanopa ículas de Au@ iop onina son las que se
unen más a o ablemen e al DNA. También podemos conclui , de o ma gene al, que
cuan o meno es el amaño de la nanopa ícula, más a o ecida en la unión con el ADN.
4.2.4. Aplicaciones de las nanopa ículas como biosenso es
Las nanopa ículas de me ales nobles (NPs) es án eniendo un papel impo an e en
el desa ollo de nue os biosenso es y / o en la mejo a de las écnicas de biosenso es
exis en es pa a sa is ace la demanda de los diagnós icos biomolecula es más especí icos y
al amen e sensibles.
Las p opiedades isicoquímicas únicas de es os me ales en la nanoescala han
lle ado al desa ollo de una amplia a iedad de biosenso es, ales como: (i)
nanobiosenso es pa a el diagnós ico de una en e medad , (ii) nanosondas pa a de ección /
o mación de imágenes in i o, el as eo celula y el seguimien o de la pa ogénesis de las
en e medades o la moni o ización de la e apia y (iii) o as he amien as basadas en la
nano ecnología que bene ician a la in es igación cien í ica sob e la biología básica (Do ia
e cols., 2012).
Se han desa ollado nume osas écnicas pa a sin e iza NPs de me ales nobles, con
inclusión de mé odos químicos (po ejemplo, educción química, educción o oquímica,
co-p ecipi ación, descomposición é mica, hid ólisis, e c.) y mé odos ísicos (po ejemplo,
deposición de apo , ablación po láse , pulido, e c. .), cuyo obje i o inal es la ob ención
de las NPs con un buen ni el de homogeneidad y p opo ciona un con ol p eciso sob e el
amaño, la o ma y las p opiedades supe iciales, con el in de ap o echa mejo sus
p opiedades ísico-químicas únicas pa a los biosenso es (Do ia e cols., 2012).
51
Exis en una a iedad de mé odos de biosenso es de al a sensibilidad pa a los ácidos
nucleicos, p o eínas, an icue pos, enzimas y o as moléculas biológicas median e la
explo ación de di e en es p opiedades isicoquímicas de las NPs de me ales nobles, ales
como Resonancia del plasmón de la supe icie (SPR), Espec oscopía Raman
Ampli icada en Supe icie (SERS), la ac i idad elec oquímica, e c. En e es os mé odos
biosenso es, el en oque colo imé ico han sido el más explo ado y, debido a su simplicidad
y po abilidad, es el más p ome edo pa a u u os mé odos de diagnós ico.
Las NPs de pla a y de o o son las más u ilizadas en el desa ollo de écnicas de
biosenso es, ya que es as p esen an p opiedades óp icas únicas den o de la gama de
longi udes de onda isibles y son áciles de sin e iza y uncionaliza . En meno medida las
NPs de pla ino ambién se han u ilizado po sus p opiedades eléc icas únicas.
En la abla 6 se ecogen algunos ejemplos de mues as biológicas eales de ec adas
empleando biosenso es basados en nanopa ículas de me ales nobles de acue do con el ipo
de NPs y el p incipio de me odología u ilizado (Do ia e cols., 2012).
52
Mé odo
Tipo NPs
Mues a
Re e encia
Colo imé ico
O o
Mu aciones en el gen
EGFR del ADN
genómico
(Lee e cols., 2010)
Hepa i is C, i us RNA
(Shawky e cols.,
2010)
Melanina en la leche
en e a
(Wei e cols., 2010)
O o/ aleación Pla a
Gen TP53
(Do ia e cols.,
2010)
Genes de usión BCR-
ABL
(Bap is a e cols.,
2011)
NIR
O o
Células cance ígenas de
p ós a a de a ón
(Aga wal e cols.,
2007)
Ganglios lin á icos en
a ones
(Pan e cols., 2010)
Vasos ce eb ales en
a ones
(Wang e cols.,
2004)
SERS
O o
Glucosa en a a
(S ua e
cols.,2005)
ADN del pa ógeno
múl iple en mues as
clínicas (líquido
ce alo aquídeo,
heces, pus y los espu os)
(Kang e cols.,
2010)
Pla a
Glucosa en a a
(Yuen e
cols.,2010)
O o / Núcleo de Pla a
Bioma cado de p o eína
os olipasa Cγ1 en las
células cance osas
(Lee e cols., 2007)
Fluo escencia
O o
P o eína de choque
é mico en cul i os de
sang e in ec ados po
Plasmodium alcipa um
(Gui gis e cols.,
2011)
Pla a
Imágenes de la memb ana
celula en las líneas
celula es
(Zhang e cols.,
2010)
Eléc ico/
Elec oquímico
O o
Salmonella spp. en
mues as de ca ne de
ce do
(Yan e cols., 2009)
IgG humano en sue o
humano
(Tian e cols.,
2009)
Fac o de nec osis
umo al α (TNF-a) en
sue o humano
(Yin e cols., 2011)
Pla a
α-1- e op o eína (AFP) en
sue o humano
(Che e cols., 2010)
Tabla 6. Resumen de los di e en es ipos de mues as biológicas eales que han sido
de ec ados empleando biosenso es basados en NPs de me al noble, de acue do a su
p incipio de me odología (Adap ada de Do ia e cols., 2012).
53
Una cues ión cla e a ene en cuen a en la in eg ación de la pla a o ma de
biosenso es es la c ecien e demanda de una mayo sensibilidad y selec i idad a un cos o
mínimo, y la posibilidad de con ola los biosenso es en iempo eal, sob e odo pa a las
pla a o mas de cuidado, pa a lo cual ambién hay que ene en cuen a la simplicidad.
Teniendo en cuen a es o, los en oques colo imé icos y elec oquímicos son los más
p ome edo es debido a su simplicidad, al a sensibilidad y especi icidad, además del hecho
de que en la mayo ía de los casos simplemen e no equie en ins umen ación cos osa y
compleja pa a log a una espues a adecuada.
4.3.- Empleo de sis emas ensioac i os/nanopa ículas me álicas pa a la de ección de
biomoléculas
En es e úl imo apa ado, se p opo cionan algunos da os sob e los a ances más
ecien es en el desa ollo de biosenso es basados en el empleo de sis emas combinados
ensioac i os/nanopa ículas pa a la de ección de biomoléculas. Es a écnica es á
ac ualmen e en desa ollo y se dispone de una escasa bibliog a ía pa a su análisis.
En e ellos des acan dos a ículos ecien es en los que se p e ende desa olla un
bioma cado pa a la mala ia.
La mala ia se diagnos ica gene almen e median e écnicas con encionales como la
mic oscopía, ELISA, PCR o median e p uebas de diagnós ico ápido. Sin emba go, cada
uno de es os mé odos p esen an algunas limi aciones. El mé odo de mic oscopía po
ejemplo, equie e de un pe sonal al amen e cuali icado, con expe iencia y el p ocedimien o
pa a la p epa ación de las mues as es complicado. Po o a pa e, las p uebas de
diagnós ico ápido disponibles en el me cado son poco sensibles y esul an inespecí icas a
bajas concen aciones de pa ási os (Jain e cols.,2016). Además ienen un bajo endimien o
debido a la humedad y a las al as empe a u as empleadas, ya que u ilizan an icue pos como
bioma cado es (Lee e cols., 2014).
Debido a es as limi aciones, se p opone un nue o mé odo ápido y e icaz pa a la
de ección de la mala ia. Los an icue pos u ilizados como bioma cado es se án sus i uidos
po ap áme os, és os ienen muchas en ajas como su ácil análisis, una al a especi icidad,
es abilidad é mica y una sencilla sín esis química.

54
Los ap áme os como se mencionó an e io men e son oligonucleó idos de cadena
simple que se unen de o ma especí ica a la molécula diana y que se seleccionan a pa i de
una “biblio eca” de secuencias (SELEX) (Jain e cols., 2016).
Se desa olla on dos ipos de bioma cado es (p o eínas ecombinan es) pa a la
de ección de la mala ia: Plasmodium i ax LDH (P LDH) y Plasmodium alcipa um LDH
(P LDH) median e el uso de SELEX (Lee e cols., 2014).
En elación con ello, exis en a ios es udios en los que se desa olla un ap áme o
pa a de ec a la p esencia de mala ia (bioma cado ) a a és de un ensayo basado en
ensioac i os ca iónicos, u ilizando AuNPs como sondas de de ección óp ica (Cheung e
cols., 2013) (Lee e cols., 2012).
Po un lado, se es udia á el b omu o de hexadecil ime ilamonio (CTAB). Es e
ensioac i o ca iónico posee dos ca ac e ís icas muy ú iles, una ca ga posi i a que le
pe mi e ag ega las AuNPs y la capacidad de ensambla el ADN pa a o ma
sup amoléculas con cie as nanoes uc u as (si se a a de ADN de cadena simple o ma án
nanoes uc u as cúbicas, mien as que si se a a de ADN de doble cadena se án
hexagonales) (Zhou e cols., 2004).
Po o o lado, se encuen a el clo u o de benzalconio (BCK) que posee un anillo
a omá ico que p opo ciona una en aja signi ica i a en la ag egación de las nanopa ículas.
Y inalmen e, el b omu o de dodecildime ilamonio (DDAB) que con iene dos cadenas de
alquilo la gas. De los es ensioac i os es udiados, el DDAB es el que p o oca la
ag egación comple a de las AuNPs lib es a una concen ación muy baja, seguido de BCK y
CTAB. Los cambios de colo se expe imen a on en e 650 nm y 520 nm (Jain e cols.,
2016).
En cuan o a los ap áme os, se u iliza on es candida os con una mayo a inidad po
P LDH. Es os ue on P38, P9 y P45, siendo P38 el de mayo a inidad (Jain e cols.,2016).
En o os es udios se u ilizó el pL1 como elemen o de econocimien o (Lee e cols., 2014).
Los esul ados de es os es udios con i man que el cambio de colo co esponde con
el g ado de ag egación de las AuNPs causada po la in e acción de las AuNPs y el
ensioac i o, dependiendo de la concen ación del bioma cado .
55
5.- CONCLUSIONES
Finalmen e, de es e abajo de e isión bibliog á ica se pueden ex ae las siguien es
conclusiones gene ales y más especí icas. De o ma gene al puede apun a se que:
1.- Las nanopa ículas me álicas pueden se p oducidas con dis in os amaños y p esen a se
no uncionalizadas o “desnudas”, y uncionalizadas con di e en es ipos de ligandos. Su
ca ga global puede a ia en unción del pH del medio o las ca ac e ís icas es uc u ales.
2.- Las nanopa ículas de o o son las más empleadas como senso es, g acias a sus
excelen es p opiedades ísicas, químicas y biológicas, in ínsecas a su amaño nanomé ico.
3.- Has a la echa, los sis emas de nanopa ículas me álicas pa a la de ección de ADN son
los más es udiados.
4.- El mé odo colo imé ico, basado en los cambios de la SPR de las nanopa ículas, es un
mé odo al e na i o, simple, ápido y de bajo cos e que se puede aplica en mues as pa a la
de e minación de ensioac i os y biomoléculas empleando nanopa ículas me álicas.
De o ma más especí ica y en elación a los sis emas es udiados puede conclui se:
1.- Las nanopa ículas de Au@ci a o de meno amaño son más sensibles pa a la de ección
de los ensioac i os de cadena ali á ica DTAB y CTAB.
2.- El sis ema Au@ a a o es más sensible a la de ección de los ensioac i os DTAB y
CTAB cuando se compa a con el sis ema Au@ci a o.
3.-Pa a los ensioac i os pe enecien es al g upo de los b omu os alquil ime ilamonio, se
obse a que pa a un mismo sis ema de nanopa ículas, a medida que aumen a el núme o de
ca bonos de la cadena ca bonada, el ∆λmáxima es mayo , a la ez que [T]∆λmáxima disminuye.
Po an o, es os sis emas son más sensibles a la de e minación de ensioac i os de mayo
amaño de cadena.
3.- A endiendo a los alo es de ene gía lib e, las nanopa ículas de o o de meno amaño
son las que p esen an mayo a inidad po el ADN, p esen ado alo es mayo es de K y ∆G
más nega i os.
4.- Los sis emas compues os nanopa ículas/ ensioac i os pa a la de e minación de
biomoléculas es án en con inua in es igación, y p esen an ca ac e ís icas muy
p ome edo as, como una mayo capacidad de ag egación/ desag egación en compa ación
con los sis emas simples. Es necesa io po an o, segui in es igando en es a línea pa a
56
mejo a an o la sensibilidad de la écnica colo imé ica, basada en los cambios en la SPR
de las nanopa ículas, como el g ado de especi icidad po las di e en es biomoléculas.
57
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