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Guía docente de la asignatura / materia:

Sensores Químicos en las Ciencias Farmacéuticas (M91/56/1/3)

Curso 2021/2022
Fecha de aprobación por la Comisión Académica 14/07/2021

Máster

Máster Universitario en Investigación, Desarrollo, Control e Innovación de Medicamentos

Módulo

Módulo de Docencia

Rama

Ciencias de la Salud

Centro Responsable del título

Escuela Internacional de Posgrado

Semestre

Segundo

Créditos

3

Tipo

Optativa

Tipo de enseñanza

Presencial

Profesorado

  • Luis Fermín Capitán Vallvey
  • Ignacio De Orbe Payá
  • Alfonso Salinas Castillo

Horario de Tutorías

Luis Fermín Capitán Vallvey

lcapitan@ugr.es
Anual
  • Martes 17:00 a 20:00 (Despacho 8)
  • Viernes 9:00 a 12:00 (Despacho 8)

Ignacio De Orbe Payá

idorbe@ugr.es
Anual
  • Martes 9:00 a 12:00 (Despacho 5)
  • Jueves 9:00 a 12:00 (Despacho 5)

Alfonso Salinas Castillo

alfonsos@ugr.es
Tutorías 2º semestre
  • Lunes 9:00 a 12:00 (Despacho F. Ciencias)
  • Miércoles 9:00 a 12:00 (Despacho F. Ciencias)

Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Máster)

• INTRODUCCION
Necesidad y papel de los sensores en Ciencias Farmacéuticas. Características de los sensores. Modelo general de sensor. Sensor químico. Modelo general de sensor. Curva de respuesta de un sensor. Clasificaciones.
• SELECTIVIDAD EN SENSORES
Origen de la selectividad. Selectividad basada en equilibrios: selectividad inmunoquímica; selectividad basada en nucleótidos; selectividad basada en aptámeros, selectividad basada en polímeros impresos. Selectividad basada en cinética: enzimas. Selectividad basada en transporte de masa.
• DISEÑO DE CAPAS SELECTIVAS
Soportes poliméricos. Tipos. Membranas. Métodos de inmovilización en sensores y biosensores.
• SENSORES ELECTROQUÍMICOS
Generalidades. Sensores potenciométricos: Sensores para iones. Sensores para especies neutras: sensores enzimáticos. Sensores amperométricos: Electrodos modificados químicamente. Biosensores
amperométricos. Sensores conductimétricos. Sensores de impedancia.
• SENSORES ÓPTICOS
Definición. Fibra óptica. Características. Sensores basados en absorción. Sensores de pH y de cationes y aniones. Sensores basados en fluorescencia. Sensores de gases. Sensores enzimáticos. Sensores basados en reflexión. Reflexión total atenuada. Onda evanescente. Sensores basados en espectroscopía de onda guiada. Resonancia de plasmón superficial. Sensores interferométricos. Biosensores de afinidad.
• SENSORES DE MASA
Sensores de masa basados en materiales piezoeléctricos. Resonadores TMS. Sensores de onda acústica superficial. Sensores de masa no piezoelectricos. Micropalancas resonantes. Sensores de afinidad.

Prerrequisitos y/o Recomendaciones

Ninguno

Competencias

Competencias Básicas

  • CB6. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  • CB7. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  • CB8. Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
  • CB9. Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro 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.

Competencias Generales

  • CG01. Hablar bien en público 
  • CG02. Capacitar a los alumnos a abordar problemas de forma científica, desde una perspectiva multidisciplinar, formulando hipótesis y objetivos para su resolución, extrayendo conclusiones fundadas que sean de aplicación en las ciencias farmacéuticas, biomédicas, tecnológicas y de la práctica farmacéutica, con especial énfasis en la investigación, desarrollo, control e innovación de productos farmacéuticos. 
  • CG03. Realizar investigación en cualquier entorno del sector farmacéutico y de la salud. 
  • CG05. Saber plantear un diseño experimental, comprender y resolver el análisis de los datos experimentales mediante programas computacionales e interpretar los resultados. 
  • CG06. Utilizar eficazmente los recursos informáticos para la documentación, búsqueda de datos, confección y presentación de trabajos de investigación en los campos de las ciencias farmacéuticas.  
  • CG07. Conocer los sistemas de gestión de la calidad que se pueden aplicar con relación a los ensayos de laboratorio para el control de calidad de fármacos, así como en el desarrollo de actividades de prevención frente a los riesgos debidos a usos de agentes químicos en el laboratorio. 
  • CG08. Realizar trabajos bibliográficos sobre distintas patologías y los correspondientes prototipos terapéuticos. 
  • CG17. Trabajar en equipos multidisciplinarios tanto a nivel de la industria farmacéutica como de organizaciones sanitarias.  
  • CG18. Ser capaces de presentar públicamente ideas, procedimientos o informes de investigación, comunicando sus conclusiones y promoviendo el uso racional del medicamento. 
  • CG4. Saber aplicar las técnicas de investigación, tanto metodológicas como tecnológicas, en distintas áreas de estudio y enseñar a redactar correctamente un trabajo científico, informe o protocolo, empleados asiduamente en la investigación de productos sanitarios. 

Competencias Específicas

  • CE02. Interpretar resultados de características fisicoquímicas, aspectos tecnológicos de producción y control de medicamentos y de pruebas farmacológicas, toxicológicas o diagnósticas. 
  • CE03. Utilizar eficazmente los recursos informáticos para la documentación, búsqueda de datos, confección y presentación de trabajos de investigación en los campos de las ciencias farmacéuticas. 
  • CE05. Saber cómo confeccionar y presentar comunicaciones científicas 
  • CE06. Saber diseñar muestras representativas. 
  • CE07. Publicar los resultados de la investigación. 

Resultados de aprendizaje (Objetivos)

- Entender y utilizar adecuadamente los principios necesarios para el desarrollo de medicamentos aplicando técnicas biotecnológicas.
- Conocer con suficiente profundidad el genoma humano, y las bases moleculares de las enfermedades genéticas conocidas y los últimos avances en la búsqueda de dianas
terapéuticas específicas.
- Conocer las técnicas actuales de mutagénesis dirigida y las de purificación y determinación de estructuras proteicas básicos para el estudio de la relación estructura-función en
proteínas, así como sus aplicaciones para el estudio de interacciones proteína-ligando, como método para la búsqueda de nuevos fármacos.
- Especializarse en la utilización de bases de datos entendiendo los principios generales y los desarrollos modernos de la bioinformática.
- Entender las influencias nutricionales sobre la expresión génica y los últimos avances en nutrigenómica.
- Entender cómo las diferencias genéticas y epigenéticas individuales hacen posible el desarrollo de la farmacogenética influyendo sobre la estructura del DNA y expresión génica.
- Usar cultivos celulares con la finalidad de diseñar o caracterizar fármacos. Conocer técnicas de cultivo, transfección y análisis de la expresión génica y transducción de señales en respuesta a fármacos.

 

 

Programa de contenidos Teóricos y Prácticos

Teórico

  • Tema 1. Introducción. Necesidad y papel de los sensores en Ciencias Farmacéuticas. Características de los sensores. Modelo general de sensor. Curva de respuesta de un sensor. Clasificaciones.
  • Tema 2. Selectividad. Origen de la selectividad. Selectividad basada en equilibrios: selectividad inmunoquímica; selectividad basada en nucleótidos; selectividad basada en aptámeros; selectividad basada en polímeros impresos. Selectividad basada en cinética: enzimas. Selectividad basada en transporte de masa.
  • Tema 3. Diseño de capas selectivas. Soportes poliméricos. Tipos. Membranas. Selección de soportes. Métodos de inmovilización en sensores y biosensores.
  • Tema 4. Sensores ópticos. Definición. Fibra óptica. Características. Sensores basados en absorción. Sensores de pH y de cationes y aniones. Sensores basados en fluorescencia. Sensores de gases. Sensores enzimáticos.
  • Tema 5. Sensores ópticos. Sensores basados en reflexión. Reflexión total atenuada. Onda evanescente. Resonancia de plasmón superficial. Sensores interferométricos.
  • Tema 6. Sensores electroquímicos. Generalidades. Sensores potenciométricos. Sensores para iones: Interfases. Componentes: electrodos de referencia, electrodos selectivos: tipos. Celdas electroquímicas: simétricas, asimétricas (alambre recubierto, ISFET). Sensores para especies neutras: sensores enzimáticos, electrodo de Severinghaus.
  • Tema 7. Sensores electroquímicos. Sensores amperométricos: Electroquímica de sensores amperométricos. Electrodos modificados químicamente. Sensores para oxígeno disuelto. Sensores de oxígeno de electrolito sólido. Biosensores amperométricos. Sensores conductimétricos. Origen de la respuesta. Sensores impedimétricos. Otros tipos de sensores. Sensores piezoeléctricos: Microbalanza de cuarzo.

Práctico

  • Práctica 1. Dispositivo microfluídico para la determinación de potasio.
  • Práctica 2. Determinación de oxígeno gaseoso empleando de un sensor óptico.
  • Practica 3. Biosensor amperométrico para la determinación de glucosa.
  • Taller 1. Discusión sobre el informe de la práctica 1.
  • Taller 2. Discusión sobre el informe de la práctica 2.
  • Taller 3. Discusión sobre el informe de la práctica 3.

Bibliografía

Bibliografía fundamental

  • Fiber optic chemical sensors and biosensors. O.S. Wolfbeis. CRC Press. 1991.
  • Sensors. A comprensive survey. W. Göpel, J. Hesse, J.N. Zemel. VCH. 1991.
  • Flow-through (Bio)chemical Sensors. M. Valcárcel, M.D. Luque de Castro. Elsevier. 1994.
  • Chemical sensors and biosensors for medical and biological applications. U.E. Spichiger-Keller. Wiley-VCHCRC. 1998.
  • Chemical sensors and biosensors. B.R. Eggins. John Wiley & Sons. 2002.
  • Handbook of Optical Chemical Sensors. A. Lobnik, B. Mizaikoff. Springer. 2006.
  • Encyclopaedia of Sensors. Editores: Craig A. Grimes, Elizabeth C. Dickey, Michael V. Pishko. 1ª ed. 10 vol. American Scientific Publishers. 2005.
  • Principles of Chemical Sensors. Jiri Janata. 2ª Ed. Springer. 2009.

Bibliografía complementaria

  • Optical Sensors: Industrial, Environmental and Diagnostic Applications. R. Narayanaswamy, O.S. Wolfbeis. Springer. 2004.
  • Chemical sensors: fundamentals of sensing materials. Korotcenkov, Ghenadii, editor. New York: Momentum Press, 2010-2012.
  • Environmental, Chemical and Medical Sensors. Bhattacharya, Shantanu. editor., Agarwal, Avinash Kumar. editor., Chanda, Nripen. editor., Pandey, Ashok. editor., Sen, Ashis Kumar. editor. Singapore : Springer Singapore. 2018
  • Chemical sensors properties, performance, and applications. Harrison, Ronald V., New York: Nova Science Publishers, 2010.

Enlaces recomendados

Metodología docente

  • MD01 Clases magistrales o lecciones teróricas. 
  • MD02 Seminarios, elaboración de trabajos encargados por el profesor y prácticas de laboratorio. 
  • MD03 Tutorías. 
  • MD04 Trabajo autónomo del estudiante. 

Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final.)

Evaluación Ordinaria

Examen: 30%

Actividad complementaria: 25%

Exposicion oral: 25%

Prácticas de laboratorio: 20%

Evaluación Extraordinaria

Examen: 30%

Actividad complementaria: 25%

Exposicion oral: 25%

Prácticas de laboratorio: 20%

Evaluación única final

Examen de teoría y ejercicios de acuerdo con el temario de la asignatura, 70%
Examen de prácticas de acuerdo con el temario de las prácticas de laboratorio propuestas, 30%

Información adicional

El horario del curso será el que se indicará en su momento. Las clases tendrán lugar en el Seminario del Departamento de Química Analítica a las horas indicadas y las prácticas en los laboratorios del mismo Departamento.

Escenario A (Enseñanza-Aprendizaje presencial y tele-presencial)

Horario (Según lo establecido en el POD)

Lunes a Viernes de 9:00 a 13:00 h

Martes, Miercoles y viernes de 16:00 a 19:00 h 

Herramientas para la atención tutorial (Indicar medios telemáticos para la atención tutorial)

Presenciales y no presenciales a través de los medios telemáticos habilitados por la UGR

Medidas de adaptación de la metodología docente

Como norma general se continuará con el temario establecido a través de las plataformas propuestas por la Universidad de Granada según las necesidades y disponibilidad presencial/no-presencial, así como la disponibilidad horaria, de manera que en función de la situación se desarrollarán:

  1. Si el número de estudiantes lo permite, se mantendrá la presencialidad total. 
  2. Las prácticas y los talleres se harán con grupos más reducidos de estudiantes para garantizar la separación recomendada.

Evaluación Ordinaria

No serán necesarias adaptaciones.

Evaluación Extraordinaria

No serán necesarias adaptaciones.

Evaluación única final

No serán necesarias adaptaciones.

Escenario B (Suspensión de la actividad presencial)

Horario (Según lo establecido en el POD)

Lunes a Viernes de 9:00 a 13:00 h de forma telemática.

Herramientas para la atención tutorial (Indicar medios telemáticos para la atención tutorial)

  • Plataforma PRADO
  • Correo electrónico
  • Videoconferencias individuales y grupales

Medidas de adaptación de la metodología docente

  • Virtualización de las explicaciones del temario teórico.
  • Virtualizacion de la enseñanza práctica: seminarios, talleres y prácticas de laboratorio.
  • Virtualización del trabajo tutorizado.

Evaluación Ordinaria

No serán necesarias adaptaciones salvo presentación temática del trabajo tutorizado

Evaluación Extraordinaria

No serán necesarias adaptaciones salvo presentación telemática del trabajo tutorizado

Evaluación única final

Pruebas sincronas mediante la plataforma PRADO:

  • Examen de teoría de acuerdo con el temario de la asignatura, 70%
  • Examen de prácticas de acuerdo con el temario de prácticas de laboratorio propuestas, 30%