Biosensores rápidos y de bajo coste para detectar tóxicos

El control de calidad es una de las fases más importantes dentro del proceso productivo de una industria. En el caso de las industrias agroalimentarias y farmacéuticas, este proceso cobra una especial relevancia debido a que el producto es directamente consumido por el hombre y puede afectar a su salud. Este hecho, unido al creciente interés de la industria por realizar un control de calidad eficiente, pero también más rápido y económico, suscita la necesidad de contar con nuevos métodos analíticos.

En este contexto se enmarca el trabajo de la investigadora de la Universidad de Burgos Lorena del Torno de Román, quien ha desarrollado una tesis sobre la aplicación de biosensores electroquímicos para la detección rápida y sencilla de compuestos tóxicos de interés en la industria agroalimentaria y farmacéutica.

Como explica a DiCYT, “un sensor es un dispositivo que trasforma la información física o química en una señal útil que puede ser procesada y, por tanto, que facilita información de interés de una manera rápida y sencilla, sin necesidad de análisis muy complejos”. Estos sensores, añade, tienen la posibilidad de modificarse con un material biológico, de forma que adquieren “más selectividad hacia el analito”.

Los sensores desarrollados en esta tesis doctoral se basan en la tecnología serigráfica, que consiste en la deposición de tintas conductoras sobre un soporte inerte. Concretamente, se han construido cuatro sensores para detectar compuestos tóxicos de diferente naturaleza como son la ocratoxina A, el ácido glucónico, el arsénico o el formaldehído.

La metodología seguida en el análisis de los distintos compuestos cuenta con etapas comunes, según la investigadora, “la inmovilización del componente biológico, la primera de estas etapas y posiblemente la que más influye en el funcionamiento del biosensor; después la caracterización del biosensor a través de parámetros como la reproducibilidad, la repetibilidad o la capacidad de detección; y finalmente, la comprobación de la viabilidad de los métodos puestos a punto mediante su aplicación en matrices más complejas, como cerveza, vinos o muestras para histología”.

En el caso de la ocratoxina A, un contaminante alimentario de origen biótico, el biosensor electroquímico obtuvo buenos parámetros de calidad y determinó satisfactoriamente la concentración en una muestra de cerveza, como se puso de manifiesto en un trabajo publicado en la revista Analytica Chimica Acta.

Posteriormente, se abordó la detección de ácido glucónico (una sustancia de origen microbiano que se relaciona con la podredumbre de la uva) mediante dos biosensores diferentes, uno bienzimátio y otro basado en el enzima gluconato deshidrogenasa, y se probó en distintos vinos con buenos resultados en términos de precisión.

Un producto patentado

Estos resultados se han publicado en sendos artículos en la revista Sensors and Actuators B y en el caso del biosensor basado en la enzima gluconato deshidrogenasa, desarrollado en colaboración con la empresa Biolan Microbiosensores, ha dado lugar a la solicitud de una patente.

Respecto al arsénico, un contaminante alimentario abiótico de origen ambiental, se puso a punto un dispositivo serigráfico para la determinación simultánea de arsénico III y arsénico V en una misma muestra. En este sentido, “los biosensores han demostrado su viabilidad en muestras de agua de grifo enriquecida con una cantidad conocida de ambas especies, y también ha sido posible la determinación de arsénico V en una muestra de vino tinto con estos dispositivos”, señala la investigadora.

Finalmente, en el último trabajo se ha centrado en la construcción de biosensores basados en el empleo de alcohol oxidasa (AOX) para la determinación de formaldehído, “que además de ser considerado un contaminante abiótico de origen químico, es una importante materia prima en la industria”.

En este caso, la capacidad de detección obtenida está en concordancia con el nivel permitido de este analito de acuerdo a las normativas europeas, como se ha comprobado mediante el análisis de la concentración de formaldehído en una muestra utilizada en histología.

El trabajo, tutelado por las profesoras de la Facultad de Ciencias Julia Arcos Martínez y María Asunción Alonso Lomillo y llevado a cabo en los últimos tres años, “abre importantes expectativas en la construcción masiva de biosensores miniaturizados”, asegura la investigadora.

En la actualidad, el grupo trabaja en la mejora de los resultados obtenidos para la determinación de arsénico, y en un futuro pretenden desarrollar un método para la determinación de este analito en flujo, así como la determinación de formaldehído en gases, ya que es el principal medio de contaminación con este elemento.