Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

Materia de Bioinstrumentación

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Descripción/Contenidos

En 1956, el profesor Leland C. Clark (NY, EE.UU.) diseñó el primer prototipo de sensor de glucosa. Dicho dispositivo detectaba la corriente producida por los electrones liberados en la conocida reacción bioquímica entre la glucosa y su enzima procesadora (glucosa oxidasa). La peculiaridad de este dispositivo residía en que era la primera vez que un dispositivo electrónico medía, cuantitativamente, la cantidad de glucosa en sangre de una persona. Se trataba del primer glucómetro de la historia.

Este es el punto de partida de la 'ciencia' del diseño de biosensores, cuyo objetivo es optimizar la adhesión de biomoléculas a plataformas de sensado tecnológicas, con el fin de obtener un diagnóstico precoz de patologías que las personas puedan presentar en cualquier momento de su vida.

Desde entonces, ingeniería y bioquímica han trabajado conjuntamente para diseñar biosensores portables que ayuden a la medicina en su tarea de diagnosticar y/o pronosticar la evolución de las enfermedades. En este camino, ha sido crucial el desarrollo de la nanotecnología. Las plataformas 'Lab-on-chip' actuales no serían una realidad sin esta capacidad de construir sensores que alberguen y detecten interacciones biomoleculares en la nanoescala. Esta asignatura pone al alumnado en la vanguardia de los conocimientos y técnicas de biosensado actuales, así como en el estado del arte de las entidades que los desarrollan y comercializan.

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Competencias genéricas

Básicas

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.

CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de forma clara y sin ambigüedades.

CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Genéricas

RA0 - Tener conocimientos especializados y avanzados en una o varias disciplinas o áreas de práctica de la Ingeniería Biomédica, incluyendo las que se han desarrollado recientemente, que amplíen o mejoren los conocimientos vinculados al nivel del grado.

RA4 - Comunicar de manera clara e inequívoca las ideas y conclusiones, así como el conocimiento y la lógica subyacentes, a públicos especializados y no especializados, de manera adecuada al contexto de la Ingeniería Biomédica y utilizando las convenciones propias del ámbito profesional.

RA5 - Trabajar en equipo entre iguales, así como con especialistas y no especialistas, supervisores y clientes.

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Competencias específicas

RA15 - Sintetizar nanomateriales haciendo uso de técnicas de fabricación de nanoestructuras, así como evaluar las tecnologías más habituales para su caracterización.

RA18 - Clasificar y comparar biosensores, atendiendo a su sistema de transducción.

RA19 - Valorar la idoneidad de un biosensor a un proceso específico.

RA20 - Diseñar biosensores, seleccionando justificadamente las técnicas de fabricación y caracterización apropiadas.

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Resultados aprendizaje

Tras cursar la asignatura satisfactoriamente, el alumnado conocerá:

R1. Qué es un biosensor y las diferentes partes que lo conforman, así como los parámetros y figuras de mérito más habituales a la hora de caracterizarlo.

R2. Las tecnologías más habituales de fabricación de biosensores.

R3. El diseño de un biosensor desde un punto de vista teórico y descripción de su estrategia de fabricación y caracterización

R4. El trabajo y la instrumentación habitual en un laboratorio de investigación aplicada en biosensores.

R5. Búsqueda bibliográfica de:

• Biomarcadores de interés
• Biosensores existentes para la detección de dichos biomarcadores
• Técnicas de biofuncionalización

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Metodología

MD1. Clase Magistral

MD2. Prácticas en laboratorio/aula de informática

MD3. Aprendizaje basado en proyectos

MD4. Estudio de casos o resolución de problemas

MD5. Trabajos tutelados

MD6. Presentación oral

MD7. Debates

MD8. Eventos, conferencias, mesas redondas, talleres con ponentes de prestigio

MD9. Evaluación del conocimiento: Pruebas de evaluación continua o final

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Idiomas

La docencia se imparte en castellano, preferiblemente, aunque todas las referencias y los textos de lectura están escritos en inglés, ya que los temas punteros de investigación y las empresas y centros tecnológicos que producen y comercializan biosensores lo hacen a nivel global. Es responsabilidad del alumnado acostumbrarse y adquirir la nomenclatura usada en este tipo de dispositivos, con independencia de si se ha conseguido una competencia lingüística o no. La asignatura se podrá impartir directamente en inglés en función de la presencia de alumnado extranjero.

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Evaluación

NOTAS ACLARATORIAS

Para el adecuado seguimiento y aprovechamiento de la asignatura es altamente recomendable haber cursado la asignatura 'Nanotecnología para Aplicaciones Biomédicas' con anterioridad.

Al tratarse de una asignatura cuya instrumentación no es intuitiva de manejar y fácil de adquirir, la no asistencia a las prácticas supone la pérdida de información valiosa para su seguimiento. Por ello, la asistencia a las sesiones de prácticas, así como la entrega de los informes solicitados es preceptiva. También lo es la asistencia a las sesiones de presentación de los trabajos finales, puesto que es en ellas donde se integran todos los aspectos impartidos a lo largo de la asignatura. En caso de no poder asistir a alguna de estas sesiones, será necesario presentar justificación oficial de la no asistencia, sea cual sea la razón que la sustente. Sin dicha justificación, no se tendrá derecho a la evaluación de estas actividades formativas y, por lo tanto, no se podrá superar la asignatura.

1. El examen teórico-práctico consistirá en una combinación de preguntas de tipo test y de respuesta corta sobre las temáticas de la asignatura. Se podrán incluir cuestiones acerca de las prácticas, así como el análisis de un documento relacionado con el desarrollo y/o comercialización de biosensores.
2. Se prevé la entrega de un informe/cuestionario de prácticas que, además, podrá ser evaluado parcialmente tras cada sesión de laboratorio.
3. Se prevé la elaboración de un trabajo escrito relacionado con las temáticas de la asignatura, así como su presentación en el aula durante un tiempo limitado.

Para promediar con el resto de calificaciones de la asignatura en cualquiera de sus convocatorias, es necesario obtener al menos 5 puntos en las pruebas de evaluación. En caso de no superar la asignatura en cualquiera de los períodos de evaluación, la nota final será promediada hasta un máximo de 4,9.

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Temario

Tema 1: Instrumentación en biosensores

Tema 2: Biosensores electroquímicos

Tema 3: Biosensores ópticos

Tema 4: Otros sistemas de biosensado: Bio-MEMS, LFA, plataformas Lab-on-chip (LOC),...

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Programa de prácticas experimentales

De acuerdo con el desarrollo natural del curso, se prevé la realización de prácticas donde se revisen los conceptos de biosensado electroquímico y biosensado óptico, como principales fenómenos de detección. Además, se podrán manejar kits comerciales de biosensado.

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.

1. 'Handbook of Biosensors and Biochips', 2 Volume Set, Robert S. Marks, Christopher R. Lowe, David C. Cullen, Howard H. Weetall, Isao Karube, Ed. John Wiley & Sons, ISBN: 978-0-470-01905-4, 1500 pp., 2008.
2. 'Introduction to Biosensors. From Electric Circuits to Immunosensors', Jeong-Yeol Yoon, Ed. Springer, ISBN-13-978-1-4419-6022-1, ISBN-16-978-3-319-27413-3, 262 pp., 2013/2016
3. 'Biosensors for Medical Applications', 1st Edition, S Higson, Ed. Woodhead Publishing, eBook ISBN: 9780857097187, Print Book ISBN: 978184569935, 360 pp., 2012.
4. Serie 'Biosensores en la industria', Beatriz Elena Soledad Rodríguez, ISBN: 978-0-557-07084-8, 2010.

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Lugar de impartición

Aulario y laboratorios de prácticas del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación. Campus de Arrosadía (Pamplona, Navarra).

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