Tienen múltiples aplicaciones

Isótopos delatores

laboratorios — por el 06/02/2017 a las 13:04

Pequeñas variaciones naturales de los elementos químicos, los isótopos, sirven como huellas de identidad que permiten determinar, por ejemplo, la presencia de bacterias, adulteraciones en ciertos productos, la dieta de pueblos antiguos, el origen y la edad del agua subterránea o el origen del gas natural y el petróleo. El grupo que dirige Héctor Panarello trabaja con isótopos para resolver estos y otros interrogantes.

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Testigo de suelo de metano sobre los que se realiza la determinación cuantitativa de gas libre y absorbido y procesos de oxidación Co2. Mandíbula con dientes para determinación de carbono 13 y nitrógeno15 en colágeno y dentina, oxígeno18 en hidorxiapatita y estudios paleodietarios. Foto: Exactas-Comunicación.

Testigo de suelo de metano sobre el que se realiza la determinación cuantitativa de gas libre y absorbido y procesos de oxidación Co2.Al lado, mandíbula con dientes y restos óseos para determinación de carbono 13 y nitrógeno15 en colágeno y dentina, oxígeno18 en hidorxiapatita y estudios paleodietarios. Foto: Exactas-Comunicación.

“La aplicación de los isótopos es infinita. Nos sobrepasa”, afirma Héctor Panarello. Desde la detección de una bacteria gastrointestinal hasta la determinación de la dieta de los antiguos pobladores de América, el uso de estos elementos químicos permite a los investigadores profundizar su conocimiento sobre la naturaleza que nos rodea.

Héctor Panarello es químico y trabaja en el Instituto de Geocronología y Geología Isotópica  (INGEIS). Con su grupo de investigación trata de resolver problemas que se le plantean aplicando propiedades de los isótopos.

Los isótopos son variantes de un elemento químico, tienen un mismo número de protones en el núcleo, pero difieren en la cantidad de neutrones. “Por ejemplo, el átomo de hidrógeno generalmente tiene sólo un protón; sin embargo existen variaciones del hidrógeno que pueden tener, además, uno o dos neutrones en su núcleo. Estos son isótopos del hidrógeno llamados deuterio y tritio respectivamente”, explica Panarello.  Del mismo modo existen isótopos de otros elementos como carbono,  nitrógeno, oxígeno, azufre, etcétera.

En el laboratorio se investigan isótopos ambientales. Comenzaron trabajando en hidrogeología pero se extendieron a otras áreas y cada una de ellas se constituyó en una nueva línea de investigación. En los ’80 desarrollaron de un test respiratorio para detectar Helicobacter pylori, una bacteria que produce la úlcera gastroduodenal. “El ensayo consiste en hacer tomar al paciente urea marcada con carbono 13. Después se lo hace respirar dentro de una bolsa y se compara el dióxido de carbono exhalado con muestras tomadas en forma previa a la ingestión de la urea. El H. pylori descompone la urea marcada con carbono 13 y éste pasa al aire espirado. Así se puede determinar la presencia de la bacteria en el organismo sin recurrir a técnicas más invasivas como la endoscopia” explica el investigador. Estos desarrollos se usan actualmente en varios hospitales y laboratorios.

Otra aplicación posible consiste en la realización de controles de calidad sobre alimentos. “En los ‘90, hubo problemas con miel de exportación adulterada con jarabe de maíz.  Probamos, no sólo que habían agregado jarabe de maíz, sino cuánto se había agregado”, comenta.  El equipo midió el carbono 13 que se encuentra naturalmente en la miel y en las plantas que consumen las abejas y que es producido a través de distintos ciclos fotosintéticos. “Existen dos ciclos fotosintéticos llamados C3 y C4. El  C3 es realizado normalmente por todas las plantas, pero el C4 sólo lo efectúan algunas plantas como el  maíz, la caña de azúcar y el sorgo, entre otras. Este proceso deja en la materia orgánica sintetizada un contenido de carbono 13 mucho más alto. Habitualmente las abejas consumen plantas C3, que tienen  relativamente poco carbono 13. Por eso, cuando se adultera una miel con jarabe de maíz, la mezcla nos muestra valores de carbono 13 superiores a los esperados”, explica Panarello. En la actualidad, aún se presta el servicio a algunos exportadores de miel.

El grupo también investiga cómo fijan los isótopos de carbono y nitrógeno los vegetales que son el comienzo de cadenas alimentarias y cómo esta composición isotópica se transfiere a cada eslabón de esa cadena. El nitrógeno de los tejidos de cada individuo se enriquece a medida que su posición en la cadena es más alta. “Por ejemplo, como el pez grande se come al chico, los peces más grandes tienen mayores valores de la relación entre el 15N y el 14N en sus tejidos. Por su parte, la relación entre distintos isótopos de carbono es ligeramente diferente en cada componente del alimento (lípidos, proteínas, glúcidos) y se incorpora al consumidor con enriquecimientos característicos a través de las cadenas tróficas. El uso de los dos isótopos permitió a los antropólogos conocer la paleodieta de antiguos pobladores de América y determinar cuáles eran los recursos que se utilizaban en el pasado, a través de la reconstrucción de la llamada ecología isotópica.  A partir del estudio de secciones de cabellos de momias incas se pudo reconocer su alimentación en sus últimos años de vida y su pertenencia geográfica.

Los isótopos se aplicaron también, desde hace muchos años, a la investigación geológica. En los inicios del laboratorio, estuvieron enfocados principalmente al origen y edad del agua subterránea y al análisis de procesos de contaminación natural y antrópica. Más recientemente, el estudio de isótopos del carbono e hidrógeno sobre componentes orgánicos específicos ha permitido caracterizar el origen del gas natural y el petróleo. “Por ejemplo el tight gas, que se podría explotar en cuenca neuquina –como Vaca Muerta– tiene una signatura isotópica diferente del gas convencional, al igual que el ShaleOil. La signatura es tan marcada que actúa virtualmente como una impresión digital”, afirma Panarello, quien tiene como proyecto intensificar el uso de isótopos  en biología y química, donde ya se han dado pasos importantes. “Me interesa que se sepa que se puede medir isótopos en Argentina, que lo estamos haciendo desde el año 1978 y que trabajamos entre 2005 y 2012 bajo normas de calidad ISO 17025, el estándar más alto para ensayos técnicos”, remarca.

 

De izq. a der.: Augusto Tessone, Dra. Romina Sanci, Estela Ducós, Nazareno Piperissa,   Celeste Samec, Cristina Dapeña, Violeta Killian Galván, Héctor Panarello.

(De izq. a der.) Augusto Tessone, Romina Sanci, Estela Ducós, Nazareno Piperissa, Celeste Samec, Cristina Dapeña, Violeta Killian Galván, Héctor Panarello.

Grupo de Isótopos en Hidrología

(Instituto de Geocronología y Geología Isotópica – INGEIS)

Pabellón INGEIS, teléfono: 4783-3021/24.
http://www.df.uba.ar/users/deflo/hep.html
Dirección: Dr. Héctor Osvaldo Panarello

Integrantes: Dra. Romina Sanci, Dr. Augusto Tessone, Dra. Cristina Dapeña, Lic. Estela Ducós.

Becaria posdoctoral: Dra. Violeta Killian Galván, Dra. Celeste Samec.

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