Utilización de espectroscopía SERS para la detección de endotoxinas en polímeros de elastina recombinante

Abstract

En este trabajo se evalúa la técnica de espectroscopía Raman mejorada por superficie (SERS) como herramienta analítica para la detección de endotoxinas en polímeros de elastina recombinante (ELRs). Estos biomateriales, producidos mediante expresión bacteriana en E. coli, presentan un alto potencial en aplicaciones biomédicas, pero su uso requiere garantizar la ausencia de contaminantes como las endotoxinas, capaces de inducir graves respuestas inmunes. Se analizaron muestras de ELRs puras y contaminadas mediante espectroscopía infrarroja (FTIR), Raman convencional y SERS, utilizando sustratos con y sin recubrimiento ALD y diferentes longitudes de onda de excitación. Los resultados de FTIR y Raman confirmaron la estructura general de los polímeros, pero mostraron limitaciones para discriminar con claridad la presencia de endotoxinas. En cambio, SERS permitió observar la aparición, desaparición y desplazamiento de bandas específicas, con la configuración óptima en sustratos sin ALD y excitación a 633 nm. Aunque las diferencias detectadas no constituyen marcadores inequívocos, se identificaron variaciones reproducibles que refuerzan el potencial de SERS como técnica rápida y sensible para la caracterización de ELR y la detección preliminar de endotoxinas. Finalmente, se proponen líneas futuras centradas en el uso de nuevos sustratos, disolventes alternativos, análisis multivariante y mapeos espectrales que permitan aumentar la robustez y aplicabilidad de la metodología.

This work evaluates Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) as an analytical tool for the detection of endotoxins in elastin-like recombinamers (ELRs). These biomaterials, produced through recombinant expression in E. coli, hold great potential for biomedical applications, but their use requires strict control of contaminants such as endotoxins, which can trigger severe immune responses. ELRs samples, both pure and endotoxincontaminated, were analyzed by infrared spectroscopy (FTIR), conventional Raman, and SERS, using substrates with and without ALD coating and different excitation wavelengths. FTIR and Raman confirmed the general structure of the polymers but showed limitations in discriminating the presence of endotoxins. In contrast, SERS revealed the appearance, disappearance, and shifts of specific bands, with optimal performance obtained using uncoated substrates and 633 nm excitation. Although the observed differences are not yet conclusive markers of endotoxin contamination, reproducible spectral variations were identified, highlighting the potential of SERS as a rapid and sensitive technique for ELR characterization and preliminary endotoxin detection. Future work should focus on testing alternative substrates and solvents, applying advanced multivariate analysis, and performing spectral mapping to enhance the robustness and applicability of this methodology.