Sensores biológicos

Algas que detectan contaminantes

actualidad — por el 30/08/2012 a las 15:25

Investigadores de ExactasUBA desarrollan dispositivos en cuyo interior pueden crecer y reproducirse todo tipo de células vivas, como bacterias, hongos y algas. Estos biosensores funcionan como dispositivos de alerta temprana porque son capaces de detectar concentraciones muy bajas de contaminantes presentes en cursos de agua.

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Entrevista a Mercedes Perullini

Descargar archivo MP3 de Mercedes Perullini

Para saber si un río o una laguna, por ejemplo, están contaminados con desechos industriales o pesticidas, lo mejor es “preguntarles” a ciertas algas, que son muy susceptibles a la presencia de sustancias tóxicas.  Lo ideal es tener una pequeña colección de diferentes especies de algas, cada una de ellas sensible a un compuesto en particular y analizar su reacción. ¿Cómo hacerlo? Una forma es “enjaulando” algas unicelulares en dispositivos de un material parecido al vidrio, proyecto que llevan adelante la licenciada Cecilia Spedalieri y los doctores Mercedes Perullini, Matías Jobbágy y Sara Aldabe Bilmes, investigadores del CONICET en el Laboratorio de Superficies y Materiales Funcionales, en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA.

“La idea es colocar las células vivas en una cápsula de un material poroso que permita que entren las sustancias que se busca detectar, y las células puedan reaccionar”, explica Mercedes Perullini.

“Estos biosensores son dispositivos de alerta temprana, pues las algas pueden detectar concentraciones muy bajas de contaminantes presentes en cursos de agua, como metales pesados, herbicidas y compuestos orgánicos, entre otros”, señala Perullini.

De este modo, los investigadores lograron encapsular un alga verde unicelular, Chlorella vulgaris, un alga microscópica que hace fotosíntesis y, por ende, necesita que la luz solar pueda atravesar la pared de su “jaula”, que debe ser transparente. Sin embargo, dado que el alga siente los efectos de los rayos ultravioleta muy nocivos, la cápsula fue adicionada con nanopartículas de un material que funciona como filtro para la radiación UV más perjudicial, según el artículo publicado en Chemistry of Materials.

Detección de contaminantes

¿Cómo se mide la reacción de las algas a cada compuesto tóxico? Una posibilidad es visualizar cambios en el metabolismo del alga por la presencia de la sustancia tóxica. “Cuando el alga detecta la presencia de ciertas sustancias, se modifica la capacidad de una enzima, la fosfatasa”, señala Perullini. En presencia de contaminantes, en algunas especies la fosfatasa aumenta, en otras se inhibe completamente, pero en general sufre algún cambio.

Para visualizar ese cambio en la enzima, los investigadores agregan un reactivo que produce fluorescencia, y ésta puede medirse mediante un transductor óptico. Asimismo, a través de un transductor eléctrico, se puede medir la diferencia de conductividad.

“En un dispositivo encapsulamos distintas especies de algas y, en cada una, medimos la fluorescencia en función del tiempo”, explica.

Con estos métodos se busca hacer que las células atrapadas puedan no sólo dar el alerta de la presencia de sustancias tóxicas, sino también descontaminar el agua, entre otras funciones.

 

Jaulas a medida

Con el fin de enjaular las células vegetales, los investigadores realizan pruebas con diferentes tipos de estructuras y diseños. Se trata de fabricar jaulas a medida, es decir, con propiedades que sean adecuadas  a los distintos usos.

 “El concepto de encapsular microorganismos surge de imitar a la naturaleza, pues muchas células, por ejemplo algunas algas, como las diatomeas, forman una cubierta de sostén y protección, formada por sílice”, comenta Mercedes Perullini, y agrega: “También se puede buscar que esa cubierta o matriz otorgue otras propiedades, que complementen las funciones biológicas naturales de ese huésped celular. Por ejemplo, agregar algunos compuestos que otorguen algún tipo de protección adicional, o que brinden propiedades magnéticas”.

En tal sentido, Perullini logró encapsular microalgas en una matriz de sílice, pero adicionada con nanopartículas de dióxido de cerio. Este material tiene propiedades que le otorgan a las células atrapadas protección contra la presencia de sustancias oxidantes, como el agua oxigenada.

“Esto lo probamos agrediendo externamente el encapsulado con agentes oxidantes, y vemos cómo las matrices que tienen estas partículas de óxido de cerio, protegen a las células del estrés oxidativo”, relata la investigadora, al tiempo que aclara: “Estos trabajos los estamos realizando en colaboración con investigadores franceses del Collège de France de Paris y del instituto ENTPE de Lyon”.

 

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