Espectrofotómetro para el análisis de biomoléculas

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Espectrofotómetro  para el análisis de biomoléculas.

Resumen

Durante este proyecto se logró la construcción de un espectrofotómetro, un instrumento esencial en el laboratorio para analizar muestras que contengan sustancias capaces de absorber la luz visible. El aparato, se realizó principalmente con material casero y económico en el cual utilizamos principios básicos de la óptica en el que se utiliza una fuente de luz, un material que difracte la luz que en este caso fue un fragmento de disco DVD  que hizo la función de descomponer la luz y así hacer pasar el haz de luz sobre la muestra problema; y al final observar la absorción de los colores y con ayuda de un software innovador que encontramos en la red el cual fue diseñado para realizar espectrofotometría con ayuda de tu celular pudimos interpretar nuestros resultados. Este software está incluido en una página en la cual sólo se pide un registro para utilizar el programa, el cual es muy sencillo de utilizar ya que viene adaptado para que funcione en diferentes dispositivos con distinto software operativo como Andriod e iOS y sólo necesita de una foto de tu espectro para que este programa lo pueda analizar e interprete los resultados.

INTRODUCCIÓN

Marco teórico

 La espectrofotometría UV-visible es una técnica analítica que permite determinar la concentración de un compuesto en solución. Se basa en que las moléculas absorben las radiaciones electromagnéticas y a su vez que la cantidad de luz absorbida depende de forma lineal de la concentración. Para hacer este tipo de medidas se emplea un espectrofotómetro, en el que se puede seleccionar la longitud de onda de la luz que pasa por una solución y medir la cantidad de luz absorbida por la misma.

La espectrofotometría estudia los fenómenos de interacción de la luz con la materia. En general, cuando una lámpara ilumina cualquier objeto, pueden suceder algunos fenómenos: La luz puede ser emitida, reflejada, transmitida o absorbida. Desde que sabemos que la energía no puede ser destruida, la cantidad total de luz debe ser igual al 100%; por lo tanto, cuando un objeto es iluminado, se puede medir cuánta radiación ha sido reflejada o transmitida y podemos decir entonces cuánta fue absorbida, cuál es la cantidad que ha interactuado con el objeto. La espectroscopía de absorción, está relacionada con el hecho de que una sustancia absorbe la luz, provocando que los electrones “salten” de un nivel de energía a otro mayor; este fenómeno permite explicar por qué algunas sustancias emiten color como el I2 y el CrO42-, mientras que otras no lo hacen como el agua y el NaCl.

El fundamento de la espectroscopia se debe a la capacidad de las moléculas para absorber radiaciones, entre ellas las radiaciones dentro del espectro UV-visible. Las longitudes de onda de las radiaciones que una molécula puede absorber y la eficiencia con la que se absorben dependen de la estructura atómica y de las condiciones del medio (pH, temperatura, fuerza iónica, constante dieléctrica), por lo que dicha técnica constituye un valioso instrumento para la determinación y caracterización de biomoléculas.

La espectrofotometría es una técnica que mide la interacción de moléculas con la radiación electromagnética. La luz que se encuentra en la luz visible y la luz ultravioleta de los espectros electromagnéticos presenta una energía de 150-400 kJmol-1. La energía de la luz es usada para promover electrones de un estado de excitación a otro. Un espectro es obtenido cuando la absorción de luz es medida en función de una frecuencia o longitud. Moléculas con electrones deslocalizados en sistemas aromáticos a menudo absorben la luz a 150-400 nm (ultravioleta) o en la región visible de 400-800 nm. La espectrofotometría de absorción es usualmente usada con moléculas disueltas en un solvente transparente. La absorbancia de un soluto depende linealmente de la concentración y por consiguiente la espectrofotometría de absorción es ideal para hacer mediciones cuantitativas. La longitud de absorción y la fuerza de absorbancia de una molécula no sólo depende de la naturaleza química, si no del ambiente molecular en donde se encuentre el cromóforo. La espectrofotometría de absorción es por lo tanto una excelente técnica para seguir reacciones de unión a ligando, catálisis enzimáticas y transiciones conformacionales en proteínas y ácidos nucleicos. Las mediciones espectroscópicas son muy sensibles y se requieren pequeñas muestras de material para el análisis.

La espectroscopía ha jugado una parte importante en el desarrollo de la bioquímica. Se ha utilizado para medir velocidades de reacción catalizadas por enzimas, para medir concentraciones de compuestos, determinar conformaciones estructurales e interacciones moleculares.

El estudio a nivel bioquímico de cualquier biomolécula requiere la utilización de técnicas analíticas que permitan su determinación cualitativa y cuantitativa, así como su caracterización físico-química y biológica. Uno de los métodos más sencillos, accesibles, útiles y utilizados es la espectroscopia, en general, y la espectroscopía ultravioleta-visible, en particular. Se pueden identificar y cuantificar biomoléculas en solución y en muestras biológicas.

Objetivo

•  Diseñar un dispositivo espectrofotométrico para uso académico que permita analizar muestras en el laboratorio.

Problema

Diseñar un dispositivo de bajo costo capaz de realizar las funciones esenciales de un espectrofotómetro en el laboratorio, siguiendo los principios físicos pertinentes,   el cual tenga la capacidad de realizar análisis de muestras.

Hipótesis

Si logramos desarrollar un dispositivo con los principios básicos de un espectrofotómetro entonces lograremos el correcto análisis de distintas  muestras biológicas.

DESARROLLO

1. FASE DE DISEÑO: Los criterios que se consideraron para establecer el diseño del espectrofotómetro fueron:

Material: Buscar un material de bajo costo y de fácil acceso, con el que se pueda tener una fácil manipulación y hacer modificaciones.

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