Guía docente de Sensores Químicos en las Ciencias Farmacéuticas (M91/56/1/3)
Máster
Módulo
Rama
Centro Responsable del título
Semestre
Créditos
Tipo
Tipo de enseñanza
Profesorado
- Miguel María Erenas Rodríguez
- Ignacio De Orbe Payá
- Alfonso Salinas Castillo
Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Máster)
• INTRODUCCIÓN
Necesidad y papel de los sensores en las Ciencias Farmacéuticas. Características de los sensores. Modelo general de sensor. Sensor químico. 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
Conocimientos fundamentales de metodología analítica.
Conocimientos de estadística básica para Química Analítica.
Comprensión de textos en inglés científico.
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)
- Interpretar el mecanismo de actuación de un sensor químico
- Evaluar las características de un sensor
- Planificar las características que debe poseer un sensor para un propósito dado
- Racionalizar las características analíticas de un sensor químico
- Resolver problemas relacionados con el uso de sensores y la determinación de analitos
- Comparar sistemas de sensado de acuerdo a sus características
- Hacer un informe sobre uso y funcionamiento de sensores
- Interpretar un protocolo analítico comercial basado en sensores
- Controlar la calidad de los resultados generados por un sensor
- Buscar información sobre metodología de sensores
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
Prácticas de laboratorio
- Práctica 1. Dispositivo microfluídico para la determinación de potasio.
- Práctica 2. Determinación de nitrito empleando una fase sensora de fosfato cálcico dopado con terbio.
- Practica 3. Sensor amperométrico para la determinación de glucosa usando electrodos serigrafiados desechables.
Talleres
- 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.
- Chemical Sensors and Biosensors. Fundamentals and Applications, Florinel-Gabriel Banica, Ed.Wiley, 2012
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
Escuela de Posgrado
http://escuelaposgrado.ugr.es/
Información general del Máster
Página oficial del Máster
https://masteres.ugr.es/investigacion-medicamentos
Plataforma Moodle
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%
Exposición oral: 25%
Prácticas de laboratorio: 20%
Evaluación Extraordinaria
Examen: 30%
Actividad complementaria: 25%
Exposición 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 según el temario de las prácticas de laboratorio propuestas: 30%
Información adicional
La asignatura versará sobre dispositivos de análisis rápido e innovación en las tecnologías para la evaluación de medicamentos.
El horario del curso será el que se indicará en su momento. Las clases teóricas tendrán lugar en el Seminario del Departamento de Química Analítica y las sesiones prácticas, en los laboratorios del mismo Departamento.
En el caso de utilizar herramientas de IA para el desarrollo de la asignatura, el estudiante debe adoptar un uso ético y responsable de las mismas. Se deben seguir las recomendaciones contenidas en el documento de "Recomendaciones para el uso de la inteligencia artificial en la UGR" publicado en esta ubicación: https://ceprud.ugr.es/formacion-tic/inteligencia-artificial/recomendaciones-ia#contenido0
1.- Grabación de imagen y/o audio: salvo autorización expresa por parte del profesor, no está permitida la grabación, total o parcial, tanto de sonido como de imagen, de las clases, seminarios o prácticas de la asignatura, con arreglo a las previsiones de la Ley de Propiedad Intelectual, la Ley Orgánica de Protección de Datos de Carácter Personal y la Ley Orgánica de Protección Civil del Derecho al Honor, a la Intimidad Personal y Familiar y a la Propia Imagen. En función, en su caso, del uso posterior que se le diera, la grabación no consentida puede dar origen a responsabilidades civiles, disciplinarias, administrativas y, eventualmente, penales.
2.- Estudiantes con Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): siguiendo las recomendaciones de la Conferencia de Rectores de las Universidades Españolas (CRUE) y del Secretariado de Inclusión y Diversidad de la Universidad de Granada, los sistemas de adquisición y de evaluación de competencias recogidos en esta guía docente se aplicarán conforme al principio de diseño para todas las personas, facilitando el aprendizaje y la demostración de conocimientos de acuerdo a las necesidades y la diversidad funcional del alumnado. La metodología docente y la evaluación serán adaptadas a los estudiantes con NEAE, conforme al Artículo 11 de la Normativa de Evaluación y de Calificación de los estudiantes de la Universidad de Granada, publicada en el Boletín Oficial de la Universidad de Granada número 112, de 9 de noviembre de 2016. Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o NEAE sobre gestión de servicios y apoyos, disponible en: https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad.
3.- Inclusión y Diversidad de la Universidad de Granada: en el caso de estudiantes con discapacidad u otras necesidades específicas de apoyo educativo, el sistema de tutoría será adaptado a sus necesidades, de acuerdo a las recomendaciones de la Unidad de Inclusión de la Universidad, procediendo el Departamento y el Centro a establecer las medidas adecuadas para que las tutorías se realicen en lugares accesibles. Asimismo, a petición del profesor, podrá solicitarse apoyo a la unidad competente de la Universidad cuando se trate de adaptaciones metodológicas especiales.
4.- Medidas preventivas en los laboratorios de prácticas y/o talleres: la Guía de Buenas Prácticas para Laboratorios Experimentales Docentes, dirigida a estudiantes y profesorado, está disponible en: https://ssp.ugr.es/informacion/noticias/medidas-preventivas-generales-laboratorios-talleres. En esta guía se proporciona la información relativa a buenas prácticas para los laboratorios experimentales docentes. En esta guía se proporciona la información relativa a los principales riesgos para la seguridad y la salud asociados a las prácticas docentes en laboratorios, así como las medidas preventivas necesarias para eliminar y/o minimizar dichos riesgos. También se informa sobre el procedimiento a seguir en caso de accidente y cómo proporcionar un primer auxilio. El alumnado deberá cumplir las normas de seguridad y prevención de riesgos aplicables a las prácticas de laboratorio, de acuerdo con las instrucciones del Servicio de Salud y Prevención de la Universidad de Granada y con las medidas específicas establecidas para la asignatura.
5.- Evaluación de trabajos: siguiendo las indicaciones recogidas en la Normativa de Evaluación y de Calificación de los estudiantes de la Universidad de Granada (https://sl.ugr.es/NormativUGR), debe tenerse en cuenta que: La Universidad de Granada fomentará el respeto a la propiedad intelectual y transmitirá a los estudiantes que el plagio es una práctica contraria a los principios que rigen la formación universitaria. Para ello procederá a reconocer la autoría de los trabajos y su protección de acuerdo con la propiedad intelectual según establezca la legislación vigente. Además, en cuanto al plagio, entendido como la presentación de un trabajo u obra hecho por otra persona como propio o la copia de textos sin citar su procedencia y dándolos como de elaboración propia, conllevará automáticamente la calificación numérica de cero en la asignatura en la que se hubiera detectado, independientemente del resto de las calificaciones que el estudiante hubiera obtenido. Esta consecuencia debe entenderse sin perjuicio de las responsabilidades disciplinarias en las que pudieran incurrir los estudiantes que plagien.
Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).