Assays and biosensors for the detection of toxins from aquatic media

Abstract

L’objectiu general de la tesis ha estat el desenvolupament d’assajos i biosensors per a la detecció de toxines que estan presents en el medi aquàtic i l’estudi de la seva aplicabilitat a l’anàlisi de mostres reals. Per tal d’assolir aquest objectiu, s’han caracteritzat proteïnes fosfatases recombinants en quan a activitat, emmagatzematge i estabilitat operacional, així com també la capacitat de ser inhibides per toxines marines (àcid okadaic i els seus anàlegs) i d’aigua dolça (microcistines). S’han establert factors equivalents d’inhibició per a l`àcid okadaic i els seus anàlegs i diverses variants de microcistines, contribuint així a entendre millor la complexitat de perfils multi-toxines en mostres naturals. D’altra banda, s’han explotat l’ús de partícules magnètiques com a suports d’immobilització d’anticossos i enzims en biosensors electroquímics i com a transportadors d’anticossos en immunosensors òptics. Finalment, s’ha avaluat l’aplicabilitat dels assajos i biosensors per a l’anàlisis de mostres de marisc i cianobactèries, correlacionant els resultats amb altres tècniques d’anàlisis establertes.

El objetivo general de esta tesis ha sido el desarrollo de ensayos y biosensores para la detección de toxinas que están presentes en el medio acuático y el estudio de su aplicabilidad al análisis de muestras reales. Para lograr este objetivo, se han caracterizado proteínas fosfatasas recombinantes en términos de actividad, almacenaje y estabilidad operacional, así como la capacidad para ser inhibidas por toxinas marinas (ácido okadaico y sus análogos) y de agua dulce (microcistinas). Se han establecido factores equivalentes de inhibición para el ácido okadaico y sus análogos y varias variantes de microcistinas, contribuyendo a entender mejor la complexidad de perfiles multi-toxinas en muestras naturales. Port otra parte, se ha explotado el uso de partículas magnéticas como soportes de inmovilización de anticuerpos y enzimas en biosensores electroquímicos y como transportadores de anticuerpos en imunosensores ópticos. Finalmente, se ha evaluado la aplicabilidad de los ensayos y biosensores para el análisis de muestras de marisco y cianobacterias, correlacionando los resultados con otras técnicas de análisis establecidas.

The general objective of this thesis has been to develop assays and biosensors for the detection of toxins from aquatic media and to study their applicability to the analysis of samples. To achieve this goal, recombinant protein phosphatases have been characterised in terms of activity, storage and operational stability, as well as ability to be inhibited by marine (okadaic acid and its analogues) and freshwater (microcystins) toxins. Inhibition equivalency factors (IEFs) for the okadaic acid analogues and several microcystin variants have been established, contributing to better understand the complexity of multi-toxin profiles in natural samples. Moreover, magnetic particles have been exploited as antibody and enzyme immobilisation supports in electrochemical biosensors and as antibody carriers in optical immunosensors. Finally, the applicability of assays and biosensors to the analysis of shellfish and cyanobacteria samples has been evaluated, and correlations with other analysis techniques have been established.