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| RESUMEN|

El objetivo prioritario del programa FUTURSEN es el desarrollo de nue-vos sistemas sensores y biosensores basados en moléculas luminiscen-tes de última generación, polímeros de impronta molecular artificialesy microalgas mutantes como elementos específicos de reconocimiento.

La lectura de los (bio) sensores se realizará mediante un sistema inte-grado, producto de la microtecnología, basado en optoelectrónica (fluo-rescencia y quimioluminiscencia) y en sensores electrónicos, que per-mita monitorizar in situ simultáneamente diversos parámetros químicosy biológicos claves para determinar la calidad del agua superficial o sub-terránea. El proyecto plantea el desarrollo y fabricación final de undemostrador capaz de realizar la monitorización propuesta.

Biosensor luminiscente sobre fibra óptica para la medida de simazina en agua,

basado en microalgas como elementos de reconocimiento, monitorizando la

marisma del Parque Nacional de Doñana en el observatorio del Bolín.

Esquema del biosensor luminiscente sobre fibra óptica para la medida de pes-

ticidas (simazina en la figura) en agua basado en microalgas como elementos

de reconocimiento (patente solicitada).

| SOCIOS|

Coordinador

GUILLERMO ORELLANA MORALEDA (Universidad Complutense de Madrid)

Socios

Grupos UCM

Grupo GSOLFA (Universidad Complutense de Madrid -Facultad de Ciencias Químicas)Grupo de Sensores Optoquímicos y Laboratorio de Foto-química AplicadaDepartamentos de Química Orgánica I y Química AnalíticaCoordinador: GUILLERMO ORELLANA MORALEDA

Grupo COVEMI (Universidad Complutense de Madrid -Facultad de Veterinaria)Grupo de Control Veterinario MicrobiológicoDepartamentos de Producción Animal y Sanidad AnimalCoordinador: EDUARDO COSTAS COSTAS

Grupo AOCG (Universidad Complutense de Madrid - E.U.Óptica)Grupo Complutense de Óptica AplicadaDepartamento de ÓpticaCoordinador: AGUSTÍN GONZÁLEZ CANO

Grupo UPM

Grupo GDS-ISOM-UPM (Universidad Politécnica deMadrid - E.T.S.I. de Telecomunicación)Grupo de Desarrollo de Semiconductores, Instituto deSistemas Optoelectrónicos y MicrotecnologíaCoordinador: MIGUEL ÁNGEL SÁNCHEZ GARCÍA

Grupo UAM

Grupo FQS-UAM (Universidad Autónoma de Madrid -Facultad de Ciencias)Grupo de Físicoquímica de SuperficiesCoordinador: CARLOS PALACIO ORCAJO

Grupo UAH

Grupo GRIFO (Universidad de Alcalá - Escuela Politécni-ca Superior)Grupo de Ingeniería Fotónica, Departamento de Electró-nicaCoordinador: ÓSCAR ESTEBAN MARTÍNEZ

Grupo INTERLAB (Interlab IEC, S.A.)Coordinador: JESÚS DELGADO ALONSO

Grupo INDRA (INDRA SISTEMAS, S.A.)Coordinador: CARLOS DE MIGUEL GIL

| LÍNEAS DE TRABAJO DESTACADAS|

1. Desarrollo de elementos biológicos de reconocimiento (microal-gas).

2. Desarrollo de transductores opto-químicos y quimioluminiscentes.

Señal analítica (luminiscencia del indicador) del biosensor sobre fibra óptica

para monitorizar pesticidas en aguas basado en la interrogación de la fun-

ción fotosintética de Dictioshaerium chloreloides inmovilizadas (patente soli-

citada).

3. Desarrollo de elementos biomiméticos de reconocimiento.

Microesferas de polímero de impronta molecular (MIP) sintetizado en el labo-

ratorio capaz de emular a un anticuerpo para el reconocimiento específico de

residuos de antibióticos ß-lactámicos en aguas.

4. Desarrollo e integración de matrices de sensores electrónicos y com-ponentes ópticos.

Microsensor electrónico de pH integrado basado en semiconductores GaN creci-

dos por epitaxia de haces moleculares. En la parte superior se muestra la carac-

terización de su superficie mediante AFM.

Caracterización de superficies sensoras de semiconductor GaN funcionalizadas con ami-

nosilanos, mediante espectroscopia de fotoelectrones X (XPS) resuelta en ángulo.

5. Desarrollo de sensores SPR y fluorescencia EW (sobre fibra óptica).

Caracterización de fibras ópticas y materiales de reconocimiento para sensores

químicos y respuesta de sensores de resonancia de plasmones superficiales (SPR)

selectivos basados en absorción

6. Estudio de superficies atómico/molecular.7. Validación analítica (laboratorio/campo).8. Fabricación de demostradores.

| INFRAESTRUCTURA

CIENTÍFICO-TECNOLÓGICA|

UCM

· Laboratorio de síntesis orgánica e inorgánica (GSOLFA), para prepa-ración de sondas moleculares e inmovilización de fluoróforos. La con-firmación estructural de las nuevas moléculas sintetizadas se lleva acabo en los Centros de Asistencia a la Investigación y/o en las ins-talaciones del Dpto. de Química Orgánica.

· Laboratorio de espectroscopía y medición por fibra óptica (GSOL-FA), dotado de espectrofotometría, reflectancia y fluorescencia.

· Laboratorio de Fotoquímica Solar al aire libre (GSOLFA)· Laboratorio COVEMI de análisis sanitarios de microorganismos en aguas

y otras matrices (aspergillosis, micotoxinas, dermatomicosis, ciano-toxinas y toxinas microalgales).

UPM

· Laboratorio de análisis de materiales a escala micrométrica y nano-métrica ISOM. La CT-ISOM es la única Infraestructura Científica yTecnológica Singular (ICTS) universitaria de la Comunidad de Madrid.La lista de servicios que ofrece se puede consultar con todo detalleen la dirección http://www.isom.upm.es/isom/CT-ISOM/servicios.php

UAM

· Laboratorio FQS de análisis de superficies por técnicas de XPS, ARXPS,AES, ISS, UPS y AFM.

UAH

· Laboratorios GRIFO y AOCG (UCM) para evaluar y caracterizar el com-portamiento de sensores ópticos tanto en reflectancia y transmitanciacomo en la distribución espectral de la energía reflejada o transmitidadentro del rango vis-nir, así como el procesado de fibras ópticas.

Luz actínica azul ON (min)

55

50

45

40

35

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25

time / min

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Sensor de O2

Agua

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Luz actinica

OPTOSEN®

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P A R A M E D I D A I N S I T U D E L A C A L I D A D

D E A G U A S B A S A D O S E N E L E M E N T O S

E S P E C Í F I C O S D E R E C O N O C I M I E N T O

Y L E C T U R A M U L T I F U N C I O N A L I N T E G R A D A

FF UU TT UU RR SS EE NNhttp://www.ucm.es/info/futursen/

| PUBLICACIONES Y PATENTES RELEVANTES|

• J.L. Urraca, M.C. Moreno-Bondi, G. Orellana, B. Sellergren y A. J. Hall. “Molecularly imprinted polymers as antibody mimics in automated on-line fluorescent compe-

titive assays”. Anal. Chem 2007, 79, 4915–4923.

• G. Orellana, D. García-Fresnadillo y M.C. Moreno-Bondi “Carbamate pesticides sensing with a catalytic biosensor and molecularly engineered luminescent dyes”. Afini-

dad 2007, 64,257–264.

• N. Pérez-Ortíz, F.Navarro-Villoslada, G.Orellana y F. Moreno-Jiménez. “Determination of the oxygen permeability (Dk) of contact lenses with a fiberoptic luminescent

sensor system”. Sensors Actuators B: Chem. 2007, 128, 394–399.

• G. Orellana y D. Haigh. “New trends in fiber-optic chemical and biological sensors”. Curr. Anal. Chem. 2007 (en prensa)

• E. Costas, E. y V. López Rodas. “Copper sulphate and DCMU-herbicide treatments increase asymmetry between sister cells in the toxic cianobacteria Microcystis aeru-

ginosa: Implications for detecting environmental stress”. Water Research 2006, 40, 2447-2451

• V. López-Rodas, E. Maneiro y E. Costas. “Adaptation of cyanobacteria and microalgae to extreme environmental changes derived from anthropogenic pollution”. Lim-

netica 2006, 25 (1-2), 133-139

• V. López-Rodas, A. Flores-Moya, E. Maneiro, N. Perdigones, F. Marva, M.E. García y E. Costas. “Resistance to glyphosate in the cyanobacterium Microcystis aerugino-

sa as result of preselective mutations”. Evolutionary Ecology 2007 (en prensa).

• E. Bañares-España, V. López-Rodas, E. Costas, C. Salgado y A. Flores-Moya. “Genetic variability associated with photosynthetic pigment concentration, and photoche-

mical and non-photochemical quenching, in strains of the cyanobacterium Microcystis aeruginosa”. FEMS Microbiol. Ecol. 2007 (en prensa).

• A. Navarro, C. Rivera, R. Cuerdo, J.L. Pau, J. Pereiro y E. Muñoz. “Low frequency noise in InGaN/GaN MQW-based photodetector structures”. Phys. Stat. Sol. (A) 2007,

204, 262-266.

• C. Rivera, J.L. Pau, E. Muñoz, “Photocurrent gain mechanism in schottky barrier photodiodes with negative average electric field”. Applied Physics Letters 2006, 89, 263505.

• Ó. Esteban, A. González-Cano, N. Díaz-Herrera, M. C. Navarrete. “Absorption as a selective mechanism in surface plasmon resonance fiber optic sensors”. Opt. Lett.,

2006, 31, 3089-3091.

Patentes relevantes

Biosensor óptico con alta sensibilidad y especificidad a contaminantes ambientales basado en la producción de oxígeno molecular por microalgas sensibles y

resistentes. G. Orellana, M. V. López-Rodas, E. Costas, E. Maneiro, D. Haigh. Patente Española (sol.) P2007001905. (Financiada por Genoma España)

Celda de medida, analizador, procedimiento, programa de ordenador y soporte de dicho programa para medir DBO. M. Bedoya, J. Delgado, E. García Ares, J. Luis

García, G. Orellana, M. C. Moreno-Bondi. Patente Española (sol.) P200603300.