Tecnologia de referência para monitoramento de nutrientes e metabólitos em bioprocessos, alimentos e pesquisa.

A Tecnal, como distribuidora da YSI Life Sciences - The Gold Standard no Brasil, leva ao mercado nacional uma tecnologia consolidada para análise bioquímica aplicada a bioprocessos.

E em bioprocessos, compreender o comportamento metabólico de uma cultura é fundamental para desenvolver processos mais eficientes, produtivos e reprodutíveis. O consumo de nutrientes, a formação de metabólitos e a dinâmica fisiológica das células e microrganismos fornecem informações críticas para tomada de decisão, tanto em pesquisa quanto em produção.

Com isso, métodos analíticos capazes de gerar resultados rápidos, confiáveis e aplicáveis à rotina tornam-se ferramentas estratégicas para o entendimento e o controle de processos.

Para esse contexto que os analisadores bioquímicos da YSI Life Sciences se consolidaram como referência mundial. Com mais de 40 anos de experiência em instrumentação bioanalítica, a YSI desenvolveu uma trajetória reconhecida em diversas áreas como:

·        Monitoramento de bioprocessos críticos e controle de fermentação;

·        Produção e pesquisa de biocombustíveis;

·        Processamento de alimentos e bebidas;

·        Produção e desenvolvimento de bioinsumos;

·        Análises clínicas;

·        Fisiologia do exercício e fisioterapia e mais.

Ao longo desse histórico, a marca construiu reputação como Gold Standard em instrumentos de bioanálises, associando rapidez, especificidade e robustez analítica em instrumentos voltados para monitoramento de nutrientes e metabólitos críticos.

O que são os analisadores bioquímicos YSI

Os analisadores bioquímicos YSI são equipamentos desenvolvidos para quantificar com precisão compostos presentes em amostras biológicas, como açúcares, metabólitos, ácido orgânico e compostos nitrogenados. Esses analitos estão diretamente ligados ao funcionamento celular, ao metabolismo microbiano e à qualidade de processos e produtos.

Por meio de uma tecnologia baseada em biossensores enzimáticos, os analisadores YSI entregam resultados quantitativos em menos de 60 segundos, com alta especificidade e baixa necessidade de preparo de amostra, tornando-os uma ferramenta prática e confiável tanto para rotinas laboratoriais quanto para ambientes de produção.

A tecnologia por trás dos analisadores bioquímicos YSI

O princípio analítico dos analisadores YSI está baseado em eletrodos enzimáticos com membranas seletivas, uma tecnologia desenvolvida para quantificar analitos específicos com elevada seletividade e baixa interferência.

Diferentemente de métodos convencionais que frequentemente exigem preparo extensivo de amostras ou separações cromatográficas, essa tecnologia realiza a quantificação por meio de reações enzimáticas acopladas à detecção eletroquímica.

Como funciona o princípio da medição 

Cada biossensor é composto por um eletrodo enzimático formado por membranas seletivas, nas quais uma enzima específica para o analito de interesse é imobilizada e acoplada a um eletrodo de platina (Imagem 01).

Imagem 01. Tecnologia dos Analisadores Bioquímicos da YSI Life Science.

1. Difusão do analito 

A amostra é introduzida na câmara de análise do equipamento e o composto de interesse difunde-se através das membranas seletivas do biossensor até alcançar a camada contendo a enzima imobilizada.

A combinação entre membranas seletivas e especificidade enzimática contribui para medições com baixa interferência, mesmo em matrizes complexas.



2. Reação enzimática específica 

Ao atingir a camada enzimática, o analito passa por uma reação bioquímica catalisada pela enzima específica para aquele composto.

De forma geral, essa reação pode ser representada como:

Como resultado, forma-se peróxido de hidrogênio (H₂O₂), composto chave para a etapa seguinte de medição.

Como cada enzima é específica para determinado substrato, esse princípio garante seletividade analítica.

3. Detecção 

O peróxido de hidrogênio produzido difunde-se até a superfície do eletrodo de platina, onde sofre oxidação:

Essa reação libera elétrons, gerando uma corrente elétrica mensurável.

Após atingir o estado estacionário, a intensidade dessa corrente torna-se linearmente proporcional à concentração do analito presente na amostra.

Esse é o princípio fundamental da tecnologia dos analisadores da YSI.



4. Conversão do sinal em resultado 

O sinal elétrico gerado é processado pelo equipamento e convertido diretamente em concentração do composto, em unidades como g/L, %, mg/L, mg/dL ou mmol/L.

Todo esse processo ocorre em segundos, com tempos de análise inferiores a 60 segundos.

Então, o princípio de medição pode ser resumido como:

Concentração do analito → reação enzimática → geração de H₂O₂ → fluxo de elétrons → sinal analítico → resultado.

O papel das membranas seletivas

Um dos principais diferenciais dessa tecnologia está no conjunto de membranas que envolve o eletrodo. Elas atuam como filtros seletivos, permitindo que apenas o analito de interesse alcance a camada enzimática, o que torna as medições pouco afetadas por fatores que normalmente dificultam análises em amostras complexas, como:

·        Turbidez;

·        pH;

·        Concentração celular;

·        Sais;

·        Proteínas;

·        Detergentes;

·        Cor da amostra;

·        E outros interferentes de baixo peso molecular.

Essas características são relevantes principalmente em bioprocessos e fermentações, onde as matrizes frequentemente apresentam maior grau de complexidade.

Por que a tecnologia de biossensores é diferente de métodos convencionais?

Em comparação com técnicas tradicionais, a abordagem da YSI se diferencia por medir diretamente o composto de interesse com alta especificidade enzimática. Isso traz vantagens como:

·        Mínima ou nenhuma necessidade de preparo de amostra;

·        Tempo analítico reduzido, com resultados em 60 segundos ou menos;

·        Redução de etapas operacionais;

·        Baixo volume de amostra (entre 10–50 µL);

·        Alta repetibilidade analítica, com coeficiente de variação (CV) em torno de 2%, dependendo do analito;

·        Baixo custo por teste;

·        Baixa necessidade de manutenção;

·        Facilidade na adaptação a diferentes aplicações e compostos monitorados.

Outro diferencial importante está no sistema de fluidos e na câmara de amostragem, projetados para minimizar riscos de entupimento, permitindo a análise de amostras difíceis, sem comprometer o desempenho analítico ou a estabilidade dos resultados.

A flexibilidade do equipamento também amplia a produtividade analítica, com recursos como:

·        Medição de até seis compostos simultaneamente, conforme o modelo de equipamento;

·        Opções automatizadas de alto rendimento, incluindo placas de 96 poços;

·        Possibilidade de análise automatizada;

·        Possibilidade de análise de até 14 compostos, dependendo da configuração do analisador;

·        Conformidade com a CRF 21 parte 11;

·        Interface intuitiva e diferentes opções de gerenciamento de dados.

Além disso, os analisadores YSI apresentam compatibilidade com diferentes tubos e racks, permitindo o uso de placas de 96 poços, grades para tubos de ensaio de diferentes volumes e vials, o que facilita a integração do equipamento a diferentes fluxos de trabalho.

Compostos monitorados e faixas de medição

Com base no modelo escolhido, os analisadores permitem o monitoramento de uma ampla variedade de compostos, atendendo a diferentes necessidades analíticas conforme o setor de aplicação.

A tabela abaixo apresenta os compostos disponíveis e os segmentos em que cada um é utilizado como análise primária ou secundária:

✓ aplicação primária    ✓ aplicação secundária

Esse conjunto de analitos possibilita o acompanhamento detalhado tanto do consumo de nutrientes quanto da formação de metabólitos, incluindo aqueles potencialmente inibidores ou diretamente associados à produtividade e ao desempenho do processo.

Para a realização das análises, alguns analitos requerem, obrigatoriamente, a medição simultânea de outro composto, enquanto outros podem ou devem ser analisados de forma independente. Cada parâmetro é medido em um módulo específico, que opera com dois sensores.

Cada módulo pode demandar tipos específicos de sensores e soluções tampão (buffers) para funcionar adequadamente, de acordo com a análise e as condições da aplicação. Essa abordagem permite elevada flexibilidade, ao mesmo tempo em que assegura condições analíticas otimizadas para cada composto monitorado.

A seguir, as faixas de medição:

Linha de analisadores YSI

O YSI 2900 realiza a análise de diversos compostos químicos, permitindo a medição simultânea de até dois compostos em uma única amostra.

Compostos analisados:

·        Glicose

·        Lactato

·        Glutamato

·        Glutamina

·        Glicerol

·        Xilose

·        Colina

·        Peróxido de hidrogênio

·        Sacarose

·        Etanol

·        Metanol

·        Lactose

·        Galactose

YSI 2950

O YSI 2950 oferece diferentes configurações, proporcionando maior flexibilidade na quantidade de módulos instalados e, consequentemente, no número de compostos analisados simultaneamente.

Dependendo da configuração escolhida, o YSI 2950 permite a análise simultânea de quatro ou seis compostos, ampliando significativamente a produtividade analítica. Estes módulos podem conter somente os biossensores enzimáticos ou também Eletrodos Íon‑Seletivos (ISE)*, permitindo a leitura de amônio e potássio.

Compostos analisados:

·        Glicose

·        Lactato

·        Glutamato

·        Glutamina

·        Glicerol

·        Xilose

·        Colina

·        Peróxido de hidrogênio

·        Sacarose

·        Etanol

·        Metanol

·        Lactose

·        Galactose

·        Amônio*

·        Potássio*

YSI 2500

O YSI 2500 é focado na análise de glicose e lactato, representando uma alternativa mais econômica para laboratórios que necessitam de medições específicas desses dois parâmetros, sem abrir mão da precisão.

Configurações disponíveis

A plataforma base do modelo YSI 2950 é a mesma do modelo YSI 2900. No entanto, o Analisador Bioquímico YSI 2950 está disponível em cinco configurações diferentes, que variam conforme a quantidade de módulos. Essa flexibilidade permite a análise simultânea de um maior número de amostras e parâmetros, com capacidade para medir até seis compostos químicos ao mesmo tempo, dependendo da configuração escolhida.

Os módulos equipados com sensores enzimáticos, baseados na tecnologia de eletrodos enzimáticos com membranas seletivas, abrangem a maior parte dos compostos disponíveis para análise. De forma complementar, os módulos ISE (Eletrodos Íon‑Seletivos) possibilitam a medição de amônio e potássio, ampliando a cobertura analítica e tornando o sistema ainda mais versátil.

🔹Biossensores   🔸ISE

Acessórios e compatibilidades

Os analisadores bioquímicos YSI foram projetados para integrar-se a diferentes fluxos de trabalho laboratoriais, com uma gama de acessórios que ampliam sua produtividade e flexibilidade:

Suporte para tubos

Os analisadores aceitam uma ampla variedade de suportes de amostra, incluindo placas de 96 poços (padrão), suportes para 4, 8 e 24 tubos de ensaio e tubos de microcentrífuga, permitindo a integração do equipamento a diferentes protocolos de trabalho.

Seladores de placa

Para analitos voláteis como metanol e etanol, a evaporação durante o preparo pode comprometer os resultados. A agulha de aspiração (sipper needle) é capaz de perfurar e amostrar diretamente através de filmes seladores compatíveis com placas de 96 poços, preservando a integridade da amostra.

Impressora térmica

Para laboratórios que necessitam de registros físicos, uma impressora térmica opcional pode ser conectada ao equipamento para geração de cópias impressas dos resultados. Os dados também podem ser recuperados eletronicamente para integração a sistemas de gestão laboratorial.

Tecnologia que transforma dados em decisões

Os analisadores bioquímicos YSI Life Science são um referência consolidade em análise quantitativa de compostos biológicos, combinando precisão analítica, praticidade operacional e flexibilidade de configuração para atender às demandas de diferentes setores e escalas de trabalho.

Ao integrar essa tecnologia à rotina laboratorial ou industrial, é possível elevar o nível de controle e compreensão dos processos, com dados confiáveis que fundamentam decisões mais consistentes e eficientes.

Para saber mais ou solicitar informações técnicas, entre em contato com a equipe Tecnal.