Nuevos biosensores detectan sustancias tóxicas usando microbios

Una nueva generación de biosensores permitirá una detección más rápida y precisa de sustancias tóxicas en diferentes circunstancias, gracias al empleo de microbios que evidencian reacciones biológicas al advertir toxicidad.

La nueva metodología, que supera a otros enfoques actuales, se denomina “Dip Chip” y fue elaborada por ingenieros y especialistas de la Universidad de Tel Aviv y de la Universidad Hebrea de Jerusalén.

Los productos químicos tóxicos de origen industrial o los venenos que se producen de forma natural pueden contaminar fácilmente las fuentes de agua o los alimentos. Dependiendo de los niveles de material tóxico ingerido, las respuestas del cuerpo humano pueden oscilar entre una enfermedad leve o la muerte.

El uso de biosensores resulta vital a modo de protección contra la exposición a sustancias químicas tóxicas. Los catadores de alimentos, utilizados antiguamente para determinar si la comida había sido envenenada, pueden considerarse como los primeros antecedentes en la materia. Ejemplos más modernos incluyen el uso de peces, que pueden alterar sus patrones de natación si un material tóxico se introduce en el agua.

Pero aunque los actuales sistemas de alerta son más sofisticados, requieren equipos complejos y suponen importantes inversiones de tiempo, condiciones que por ejemplo en situaciones extremas resulta difícil cumplimentar. La nueva tecnología desarrollada por especialistas de la Universidad de Tel Aviv y de la Universidad Hebrea de Jerusalén soluciona este inconveniente, al brindar una metodología de detección más rápida, precisa y práctica.

Sencilla aplicación en dispositivos móviles

Los resultados y características de la investigación que derivó en los nuevos biosensores “Dip Chip” fueron difundidos mediante una nota de prensa de la American Friends of Tel Aviv University, y también se incluyeron en un artículo publicado en el medio especializado Science Daily.

Los profesores Yosi Shacham-Diamand, de la Universidad de Tel Aviv, y Shimshon Belkin, de la Universidad Hebrea de Jerusalén, lideraron el equipo de investigadores.

Estos biosensores se sustentan en el empleo de microbios, que presentan distintas reacciones frente a los productos químicos tóxicos, emulando a las respuestas biológicas de los seres humanos o animales. Las mencionadas reacciones biológicas se convierten en señales electrónicas, que pueden ser fácilmente leídas por el usuario.

Los dispositivos resultan perfectos para aplicaciones comerciales, al tomar la forma de chips que pueden ser fácilmente conectados a un dispositivo móvil para determinar la toxicidad en distintos contextos, según confirmó el profesor Shacham-Diamand.

Los nuevos chips se basan en microbios genéticamente modificados desarrollados en laboratorio. Cuando estos microbios modificados están expuestos a materiales tóxicos o venenosos, producen una reacción bioquímica cuantificable. Traducida en formato electrónico, por ejemplo mediante sencillos indicadores on-off, la reacción permite advertir rápidamente la presencia de sustancias peligrosas.

Detectores universales de uso múltiple

El profesor Shacham-Diamand explicó que en su laboratorio se desarrolló el método para convertir la respuesta biológica de los microbios en señales eléctricas. Para ello se empleó un dispositivo similar a una varilla, que conecta a los microbios modificados con los electrodos de medición.

Una vez que los microbios entran en contacto con una sustancia tóxica y producen una señal química, la misma se convierte en una corriente eléctrica a través de un dispositivo capaz de interpretar las señales, produciendo un diagnóstico binario con sencillas indicaciones, como "tóxico" o "no tóxico", por ejemplo.

En el futuro, Shacham-Diamand cree que versiones más pequeñas de los chips podrán ser conectadas a dispositivos electrónicos móviles ya existentes, como teléfonos celulares o tabletas, para brindar al usuario un rápido análisis de la toxicidad en toda situación. Esto desembocaría en una tecnología económicamente viable y fácil de usar, incluso con fines militares o en trabajos de campo.

Una de las ventajas más importantes de la nueva tecnología es su capacidad para identificar todo tipo de materiales y sustancias tóxicas, cuando en otros casos el uso resulta más acotado o especializado. Esta capacidad de detección de la toxicidad en general podría ampliar su campo de acción a la industria cosmética o farmacéutica, concretamente en la prueba de nuevos compuestos, como así también al seguimiento permanente de los suministros de agua.