Bioensayo
Un bioensayo es un método analítico para determinar la potencia o el efecto de una sustancia por su efecto sobre animales o plantas vivos ( in vivo ), o sobre células o tejidos vivos ( in vitro ). [1] [2] Un bioensayo puede ser cuantitativo o cuántico, directo o indirecto. [3] Si la respuesta medida es binaria, el ensayo es cuántico; si no, es cuantitativo . [3]
Un bioensayo puede utilizarse para detectar peligros biológicos o para evaluar la calidad de una mezcla. [4] Un bioensayo se utiliza a menudo para controlar la calidad del agua , así como las descargas de aguas residuales y su impacto en el entorno. [5] También se utiliza para evaluar el impacto ambiental y la seguridad de nuevas tecnologías e instalaciones. [ cita requerida ]
Los bioensayos son esenciales en las ciencias farmacéuticas, médicas y agrícolas para el desarrollo y lanzamiento de nuevos medicamentos, vitaminas, etc.
Principio
Un bioensayo es una prueba bioquímica para estimar la potencia de un compuesto de muestra. Por lo general, esta potencia solo se puede medir en relación con un compuesto estándar. [3] [1] Un bioensayo típico implica un estímulo (p. ej., medicamentos) aplicado a un sujeto (p. ej., animales, tejidos, plantas). De este modo, se desencadena y mide la respuesta correspondiente (p. ej., muerte) del sujeto. [6]
Historia
El primer uso de un bioensayo se remonta a finales del siglo XIX, cuando el médico alemán Paul Ehrlich sentó las bases de los bioensayos. [7] Introdujo el concepto de estandarización mediante las reacciones de la materia viva. [7] [6] Su bioensayo sobre la antitoxina diftérica fue el primer bioensayo en recibir reconocimiento. [8] Su uso del bioensayo permitió descubrir que la administración de dosis gradualmente crecientes de difteria en animales estimulaba la producción de antisuero. [9]
Un ejemplo bien conocido de bioensayo es el experimento del "canario en la mina de carbón". [10] Para advertir con antelación de los niveles peligrosos de metano en el aire, los mineros llevaban canarios sensibles al metano a las minas de carbón. Si el canario moría debido a una acumulación de metano, los mineros abandonaban la zona lo antes posible.
Muchos de los primeros ejemplos de bioensayos utilizaban animales para comprobar la carcinogenicidad de las sustancias químicas. [11] En 1915, Yamaigiwa Katsusaburo y Koichi Ichikawa probaron la carcinogenicidad del alquitrán de hulla utilizando la superficie interna de las orejas de conejo. [11]
Desde la década de 1940 hasta la de 1960, los bioensayos en animales se utilizaron principalmente para probar la toxicidad y seguridad de medicamentos, aditivos alimentarios y pesticidas. [11]
A partir de finales de los años 1960 y 1970, la dependencia de los bioensayos aumentó a medida que aumentó la preocupación pública por los riesgos ocupacionales y ambientales. [11]
Clasificaciones
El bioensayo se puede clasificar según cómo se aplica y cómo se registra la respuesta.
- Ensayo directo
- En un ensayo directo, el estímulo aplicado al sujeto es específico y directamente medible, y se registra la respuesta a ese estímulo. La variable de interés es el estímulo específico requerido para producir una respuesta de interés (por ejemplo, la muerte del sujeto). [6] [12]
- Ensayo indirecto
- En un ensayo indirecto, el estímulo se fija de antemano y se mide la respuesta en los sujetos. La variable de interés en el experimento es la respuesta a un estímulo de interés fijo. [6] [12]
- Respuesta cuantitativa
- La medición de la respuesta al estímulo se realiza en una escala continua (por ejemplo, contenido de azúcar en sangre, grado de cambio de color en el medio de crecimiento celular). [12]
- Respuesta cuántica
- La respuesta es binaria, es una determinación de si ocurre o no un evento (por ejemplo, la muerte del sujeto). [12]
Ejemplos
Un bioensayo clásico es la prueba de Ames . Una cepa de Salmonella que requiere histidina para crecer se coloca en dos placas con un medio de crecimiento que contiene cantidades mínimas de histidina y un poco de extracto de hígado de rata (para imitar el metabolismo hepático). Se agrega un mutágeno sospechoso a una placa. Si la placa con el mutágeno sospechoso produce colonias más visibles, probablemente sea mutagénico: un mutágeno podría hacer que la cepa de la bacteria recupere la capacidad de producir su propia histidina. [13]
La mayoría de las demás formas de pruebas toxicológicas también son bioensayos. Se pueden someter animales o cultivos celulares a una serie de niveles de una toxina sospechosa para determinar si la sustancia provoca cambios nocivos y a qué nivel lo hace. El valor LD50 , una medida común de toxicidad aguda, describe la dosis a la que una sustancia es letal para el 50% de los animales analizados. [14]
La potencia de un fármaco se puede medir mediante un bioensayo. [15]
Bioensayos ambientales
Los bioensayos ambientales son generalmente un estudio de amplio espectro de toxicidad . [16] Se lleva a cabo una evaluación de identificación de toxicidad para determinar cuáles son los tóxicos relevantes . Aunque los bioensayos son beneficiosos para determinar la actividad biológica dentro de un organismo, a menudo pueden requerir mucho tiempo y ser laboriosos. Los factores específicos del organismo pueden dar como resultado datos que no son aplicables a otros en esa especie. Por estas razones, a menudo se emplean otras técnicas biológicas, incluidos los radioinmunoensayos . Véase bioindicador .
Los requisitos de control de la contaminación del agua en los Estados Unidos exigen que algunos vertidores industriales y plantas de tratamiento de aguas residuales municipales realicen bioensayos. Estos procedimientos, denominados pruebas de toxicidad de efluentes completos , incluyen pruebas de toxicidad aguda, así como métodos de prueba crónicos. [5] Los métodos implican la exposición de organismos acuáticos vivos a muestras de aguas residuales durante un período de tiempo específico. [17] [18] Otro ejemplo es el bioensayo ECOTOX, que utiliza la microalga Euglena gracilis para probar la toxicidad de muestras de agua. [19] ( Ver Bioindicador#Microalgas en la calidad del agua )
Véase también
Referencias
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