smart city expo world congress

Greencities

Biosensores de biofilm: control de #Legionella en conducciones e instalaciones de riesgo

La formación de biofilms o biopelículas sobre diversas superficies por parte de numerosas especies bacterianas es un hecho bien conocido, ocasionando formas de resistencia adicionales a la aplicación de biocidas o utilización de ultrasonidos o rayos ultravioleta C (254 nm). La formación de este biofilm agrupa a las bacterias en colonias que van creciendo.  Dicha formación obedece a un “efecto llamada” denominado Quoringsense, por el cual unas bacterias van “llamando” a otras mediante la expresión de unos determinados genes.

Podríamos definir mas científicamente un biofilm como “Agrupación de células unidas a una matriz formada por exopolisacáridos, en la cual se forman canales por donde circulan agua, enzimas, nutrientes y residuos”.

El mecanismo involucrado en la formación de este film puede observarse en la siguiente figura:

 

Figura 1: Etapas involucradas en la formación de un biofilm (film)

 

Parece lógico el controlar y monitorizar la aparición y crecimiento de esta biopelícula en general, y en particular de Legionellapneumophila, sobre conducciones y tanques de almacenamiento, entre otros.

La aparición en el mercado de biosensores comerciales y relativamente baratos ha permitido evitar numerosos brotes de legionelosis.

Estos biosensores se basan en muchas estrategias (seguimiento o medición de impedancia eléctrica, potencial generado, intensidad generada, dispersión de la luz, turbidez, conductividad térmica, transferencia de calor…), si bien los biosensores electroquímicos son ampliamente usados en instalaciones sensibles a legionella y actualmente son los que se han impuesto.

La respuesta genérica de todos estos biosensores es la que se representa en la figura 2:

 

Figura 2: variación de la señal frente a la aparición de biofilm

 

La Estrategia en biosensores electroquímicos es que el sensor debe ser más “apetecible” a las bacterias que las paredes de la conducción (por ejemplo, aplicación de potencial adecuado al electrodo de trabajo).

A partir de cierto espesor o grosor (“set point”) de biofilm, se dosifica biocida al sistema.

Llegado este punto debemos distinguir entre biosensores directos o indirectos. Los indirectos solo monitorizanbiocapas relativamente gruesas, mientras que los directos monitorizanbiocapas finas. Por tanto parece adecuado el adquirir biosensores directos (Figura 3) para el control del biofilm.

Figura 3: (bio)sensores directos (línea marrón) e indirectos (líneas azul y rosa)

 

Los biosensores electroquímicos más habituales se basan en medidas voltamperométricas, en las cuales se aplican una diferencia de potencial entre el electrodo de trabajo y el de referencia y se mide la intensidad generada por la aparición y deposición de colonias bacterianas en forma de biocapa (Figuras 4 y 5). El control exacto de este potencial se hace mediante un potenciostato de tres electrodos (electrodo de trabajo, electrodo de referencia y contraelectrodo) el cual aplica una corriente al contralectrodo para mantener constante la ddp entre electrodo de trabajo y referencia.

Figura 4: Deposición de biofilm sobre electrodo de trabajo

 

 

Figura 5: Monitorización de biofilm mediante la aplicación

de un potencial constante (Curva B) o intensidad constante  (C)