Científicos crean un dispositivo que detecta los pesticidas dañinos para las frutas en sólo 5 minutos

Tecnología

Los científicos han desarrollado una tecnología de nanosensores capaz de detectar pesticidas en frutas en menos de cinco minutos. La contaminación por plaguicidas es un peligro muy común y grave para la salud, ya que cada año afecta a más de 300 millones de personas y provoca 11.000 muertes, este novedoso sensor podría ayudar.

Según un análisis del Environmental Working Group (EWG), más del 70 % de las frutas no orgánicas que se venden en los EE. UU. contienen pesticidas nocivos. Según otro informe de Pesticide Action Network, entre 2011 y 2019, la producción de frutas infectadas con pesticidas aumentó un 53% en Europa. Desafortunadamente, los métodos actualmente empleados para detectar la presencia de pesticidas en las frutas también son menos prácticos porque son costosos, requieren experiencia, equipo avanzado y toman mucho tiempo.

Sin embargo, estos desafíos asociados con la detección de pesticidas en frutas pueden superarse utilizando un nuevo enfoque basado en nanosensores inventado por los investigadores Georgios Sotiriou y Haipeng Li del Departamento de Microbiología, Tumor y Biología Celular del Instituto Karolinska. Los investigadores han desarrollado un spray de llama con nanosensor basado en la técnica de dispersión Raman mejorada en la superficie (SERS) de la década de 1970.

Mientras explicaba la efectividad de sus nanosensores, el primer autor del estudio, Haipeng Li, le dijo a ZME Science:

“En comparación con las técnicas actuales de detección de pesticidas, nuestro enfoque basado en SERS es fácil, simple y seguro. No necesita instrumentos avanzados y complejos, y solo un espectrómetro portátil está bien. El operador no necesita una formación realmente profesional, y todo el mundo puede saber cómo hacer la detección después de una formación de media hora. La detección de plaguicidas se puede hacer en pocos minutos en el mercado o en la frutería por parte de los clientes”.

¿Cómo funciona el nanosensor SERS?
En su estudio, los investigadores afirman que SERS es una técnica altamente efectiva capaz de aumentar más de un millón de veces la posibilidad de detección de biomoléculas en una superficie metálica. Ya se utiliza en diversas aplicaciones en pruebas médicas y otras industrias. Por ejemplo, el diagnóstico de biomarcadores para enfermedades como el VIH y la inspección segura de artículos explosivos por parte de la policía y las autoridades aduaneras también se realiza mediante SERS. Además, la técnica también se emplea para la detección de antibióticos en leche y sangre humana. Pero el nuevo sensor tiene un ajuste importante.

Sotiriou y Li desarrollaron un nanosensor SERS equipado con un rociador de llamas que puede disparar nanopartículas de plata incluso en áreas específicas grandes. Los investigadores sugieren que las señales de absorción de los productos químicos que se van a identificar se pueden detectar mejor en las superficies de metales como el oro, la plata y el cobre. El cobre, en particular, podría ser un material rentable para este tipo de sensor.

Diagrama que demuestra la detección de pesticidas en la superficie de la manzana. Créditos de imagen: ilustraciones de Haipeng Li y Georgios A Sotiriou.

Los investigadores primero probaron los nanosensores para detectar un colorante trazador dos veces en un lapso de dos a cinco meses. Durante las pruebas iniciales, se colocó una capa con la misma cantidad de colorante en los sensores que luego fueron diagnosticados con éxito y sin discrepancias por el detector SERS.

Luego, los investigadores decidieron probar más los sensores SERS contra Folidol (también llamado paratión-etilo), un insecticida organofosforado altamente tóxico que está prohibido en muchos países, incluidos EE. UU. y el Reino Unido. Sumergieron una manzana que contenía residuos de paratión en una solución. El sensor indicó la presencia del insectiscida dentro de los cinco minutos posteriores al diagnóstico de la solución.

“Nuestros sensores pueden detectar residuos de pesticidas en las superficies de las manzanas en un tiempo corto de cinco minutos sin destruir la fruta. Si bien necesitan ser validados en estudios más amplios, ofrecemos una aplicación práctica de prueba de concepto para pruebas de seguridad alimentaria a escala antes del consumo”, señala el investigador.

¿Existe alguna limitación para este método rápido de detección de pesticidas?
La combinación de múltiples pesticidas (un cóctel de pesticidas) en las frutas da como resultado una contaminación más compleja y tóxica que es aún más difícil de diagnosticar. Estos cócteles de pesticidas están causando más preocupaciones por la salud de las personas en la actualidad. Los investigadores del Instituto Karolinska todavía tienen que probar los nanosensores SERS contra múltiples pesticidas y evaluar cuidadosamente qué niveles de pesticida se pueden detectar con el sensor.

Tales pruebas podrían revelar más detalles sobre el potencial y las limitaciones de su técnica. Esta es la razón por la que Sotiriou y Li ahora planean continuar con su trabajo científico en nanosensores súper sensibles y desarrollar un nuevo enfoque para detectar cócteles de pesticidas. También están haciendo esfuerzos para convertir su nanosensor en otra aplicación SERS ampliamente utilizada.

“Trabajaremos más en la fabricación a escala de nanosensores SERS de bajo costo y alto rendimiento, lo que ayudará a resolver las limitaciones para la aplicación real de la técnica SERS”, dijo Haipeng Li.

El estudio se publicó en la revista Advanced Science.

Fuente: ZME Science.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.