Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales-Universidad Nacional de Río Cuarto
Es una herramienta práctica que evita la proliferación de un compuesto tóxico que afecta la salud. Se trata de un inmunosensor altamente sensible, de 5 por 0,7 cm, depositado en una pequeña placa de vidrio
Por lograr una novedosa metodología de detección de sustancias tóxicas producidas por hongos que contaminan el maíz y ponen en riesgo la salud, recibieron el Premio al Mejor Trabajo en el área de Química Electroanalítica, en un congreso realizado en Tucumán, del que participaron investigadores de Argentina, Brasil y Uruguay.
La selección del trabajo como ganador se sustenta en que la metodología de detección es innovadora, fuera de lo convencional.
El trabajo se titula “Desarrollo de un inmunosensor electroquimioluminiscente para la detección de estrigmatocistina en extracto de grano de maíz”.
Los premiados en el Congreso de Química Analítica son los investigadores de la Universidad Nacional de Río Cuarto Roodney Carrillo Palonimo, Matías Cárdenas, Gabriela Porcal y Fernando Arévalo, del Grupo de Electro Analítica -GEANA-, que trabaja desde el Departamento de Química de la Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales.
Están centrados en aspectos de síntesis de nanoestructuras y desarrollo de sensores/inmunosensores electroquimioluminiscentes, a partir de estudio fotofísicos y electroquímicos, aplicados a la química analítica.
La química electroanalítica es una rama de la química que utiliza propiedades eléctricas para determinar la concentración de sustancias -analitos- en una disolución o muestra.
Esterigmatocistina (STE) es una micotoxina producida por varias especies de hongos pertenecientes a los géneros Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus, principales responsables de la contaminación del maíz y el cacahuete. Por su riesgo para la salud humana y ambiental, se viene promoviendo activamente el desarrollo de dispositivos analíticos para su detección, como medida de control en matrices complejas como granos y alimentos.
El de los universitarios locales es un inmunosensor competitivo, basado en electroquimioluminiscencia para la detección de esta micotoxina en extractos de granos de maíz.
El GEANA es un grupo de investigación de la Universidad Nacional de Río Cuarto y del Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud (IDAS, CONICET-UNRC), dedicado al estudio y desarrollo de la electroanalítica en Argentina.
“Presentamos una propuesta arriesgada, fuera de lo convencional”
Roodney Carrillo Palonimo (32) es ingeniero químico, oriundo de la ciudad de Barranquilla, Colombia, y está realizando su tesis doctoral en la UNRC, dirigido por el doctor Fernando Arévalo. Su tema es “Desarrollo de inmunosensores electroquímicos para la detección de moléculas de bajo peso molecular. Determinación de herbicidas y micotoxinas. Aplicaciones analíticas”. Está en el último año del Doctorado de Ciencias Químicas, que se dicta en la Facultad de Ciencias Exactas, Fisicoquímica y Naturales.
Este becario doctoral de Conicet llegó a la Argentina en el 2019, ingresó al Doctorado de la UNRC en el 2021, y estudia la detección de toxinas en matrices complejas de cereales, la determinación de micotoxinas o antioxidantes mediante dispositivos sensoriales, en este caso un inmunosensor. Expresó: “La detección de esas toxinas se realiza utilizando como herramienta de cuantificación técnicas electroquímicas y fotoquímicas”. “El conjunto se denomina electroquimioluminiscencia, considerada la tecnología del siglo XXI”.
– ¿Cómo es el dispositivo?
– El tamaño del inmunosensor es de 5 cm de largo y 0,7 cm de ancho; depositado en una pequeña placa de vidrio sobre la cual se encuentra una capa conductora de corriente formada de óxido de indio y estado, denominada ITO, los cuales funcionan como electrodos de trabajo en estudios electroquímicos.
– ¿Por qué es importante cuantificar y detectar contaminantes como micotoxinas?
– El propósito es fundamental es preservar la salud e integridad humana. Preservar el derecho a una vida digna y sin complicaciones. Se estudiaron extractos de maíz de distintas zonas de la región pampeana argentina. Se busca disminuir el consumo de maíz contaminado con esterigmatocistina, una micotoxina producida por el mal uso de pesticidas y la proliferación de hongos que causan efectos adversos en la salud del hombre y de animales, especialmente en el sistema digestivo.
– ¿Cuál es el objetivo?
– Se desarrolló el inmunosensor con el propósito de aportar a la sociedad una técnica y una herramienta fácil y práctica para detectar esterigmatocistina en maíz. Este es un alimento de alto consumo en la República Argentina. Además, se busca que los pesticidas causantes de la proliferación de la micotoxina sean utilizados con responsabilidad y lo más reducido posible, para evitar atentar contra la salud humana.
– ¿Quiénes participan del desarrollo?
– En este trabajo participaron de manera directa mis dos directores, el doctor Fernando Arévalo, docente de la UNRC e investigador de Conicet, encargado de toda mi orientación en la parte analítica y de desarrollo de los dispositivos; la doctora Gabriela Porcal, docente de la UNRC y también investigadora de Conicet, quien contribuyó formándome para sintetizar y ensamblar los nanomateriales que componen el inmunosensor; y Matías Cárdenas es mi compañero de trabajo, recién graduado de doctor en Ciencias Químicas, microbiólogo; que se encargó de toda la validación del inmunosensor mediante HPLC – Cromatografía Líquida de Alta Resolución, es una técnica analítica utilizada para separar los componentes de una mezcla-. Yo me encargué del acople y de las validaciones de las respuestas se encargó él. En nuestro equipo trabajamos de esta manera, jerarquizando los trabajos.
– ¿Cómo valora este logro?
– Es muy importante. El trabajo fue llevado al XII Congreso de Química Analítica, realizado en Tucumán, el cual tiene alcance internacional, puesto que existen ponentes de Brasil y Uruguay en gran proporción.
– ¿Por qué fueron elegidos?
– La selección del trabajo como ganador en el área de electroquímica analítica se sustenta en que la metodología de detección es innovadora. La electroquimioluminiscencia es una técnica nueva que se ha implementado en la salud con éxito. Hoy se usa en análisis bioquímicos para detectar antígenos con mayor exactitud y en la detección de tumores. Al llevar esta propuesta arriesgada y fuera de lo convencional para detectar en una matriz de maíz con muchísimos interferentes posibles como proteínas y enzimas, la sensibilidad obtenida de la toxina fue muy baja mostrando lo sensible que es el sensor; esto se corroboró con HPLC-UV -Cromatografía Líquida de Alta Resolución con detector Ultravioleta-, la cual es una técnica estándar ya conocida y considerada caballito de batalla en análisis electroquímico, mostrando resultados semejantes a los determinados con el inmunosensor, esto contribuyó a merecer el premio al mejor trabajo mostrado.
Detección y cuantificación muy sensibles y específicas de biomoléculas
El dispositivo se construyó mediante la modificación superficial de un electrodo de óxido de indio y estaño con una película de nitruro de carbono grafítico exfoliado, la cual sirvió como plataforma para la inmovilización de anticuerpos monoclonales específicos anti-STE.
La detección de esta micotoxina se logró mediante la disminución en la señal de electroquimioluminiscencia generada por un bioconjugado de puntos cuánticos de seleniuro de cadmio -un compuesto binario semiconductor de cadmio y selenio- funcionalizados con Esterigmatocistina, que compitieron con la micotoxina presente en el extracto de granos de maíz, por los sitios de unión del mAb-STE. La detección de Esterigmatocistina en matrices complejas de extracto de granos de maíz se realizó a partir de la técnica de electroquimioluminiscencia cronoamperometríca de salto múltiple on-off, desde un potencial inicial de -0.2 V hasta 1.3.
El inmunosensor presentó un límite de detección de 21 pg mL -1 , equivalente a 0.15 µg Kg -1 de STE en maíz, y porcentajes de recuperación entre 86.5% y 99.3%. La performance del inmunosensor desarrollado fue comparado con HPLC UV-Vis, obteniendo una excelente correlación entre ambos métodos.
Un compuesto tóxico
La esterigmatocistina -abreviada como STE- es una micotoxina policétido producida por varias especies de hongos pertenecientes a los géneros Aspergillus versicolor y Aspergillus nidulans.
De los hongos causantes de la producción de la STE, Aspergillus flavus y A. parasiticus se encuentran entre las principales especies responsables de la contaminación del maíz y el cacahuete.
El control de las micotoxinas en cuanto a niveles permitidos en productos derivados de granos y en materias primas agrícolas, ha sido regulado con ineficiencia.
Debido a los efectos adversos que esta micotoxina puede provocar en la salud humana y en el medio ambiente, se viene promoviendo activamente el desarrollo de sistemas y dispositivos analíticos para su detección como medida de control en matrices complejas como suelos, aguas y alimentos.
Fuente: Prensa UNRC
