Desarrolló un novedoso método para detectar insecticidas que matan a las abejas

Son dos herramientas que denuncian la presencia y la cantidad de cuatro plaguicidas que son las principales causas de la muerte de estos polinizadores. Es el logro del químico local Matías Alberto Cárdenas

Matías Alberto Cárdenas, investigador de la Universidad Nacional de Río Cuarto, desarrolló un novedoso método ecológico y confiable para detectar y cuantificar en muestras de miel de abejas residuos de una clase de insecticidas neurotóxicos ampliamente utilizados en la agricultura para el control de plagas.

Se trata de dos nuevas herramientas electroanalíticas que delatan la presencia de los cuatro plaguicidas que son las principales causas de la muerte en abejas: clotianidina, dinotefuran , imidacloprid y tiametoxam.

Para hacerle frente a estos venenos que tienen un efecto residual prolongado y actúan sobre el sistema nervioso central de los insectos, causando parálisis y muerte, se diseñaron estas técnicas innovadoras que son limpias, rápidas, económicas, sencillas y libres de solventes tóxicos.

Argentina es el tercer país productor mundial de miel, pero es también uno de los que más plaguicidas aplica por hectárea. Ante este escenario, el investigador local desarrolló estos métodos confiables para detectar y cuantificar residuos de insecticidas en los productos apícolas.

El trabajo se titula “Determinación de residuos de neonicotinoides en miel: desarrollo de técnicas electroanalíticas acopladas a métodos separativos o quimiométricos” y le permitió a Cárdenas acceder al título de doctor en Ciencias Químicas.

Las metodologías fueron validadas siguiendo criterios internacionales y demostraron alta precisión, exactitud y sensibilidad, con resultados comparables a los obtenidos por técnicas cromatográficas, que son las convencionales para la determinación de residuos -costosas y poco amigables con el medio ambiente-.

Medición de pequeñas corrientes eléctricas, que no requieren equipos onerosos

Son técnicas basadas en la medición de pequeñas corrientes eléctricas, que no requirieron pretratamiento de las muestras ni de equipos costosos. Y cumplen exitosamente los principios de la Química Analítica Verde, rama que busca optimizar los procesos analíticos para que sean más seguros, eficientes y sostenibles, reduciendo el uso de sustancias peligrosas, la generación de residuos y el consumo de energía.

Las abejas cumplen un papel esencial en la naturaleza, más del 70 por ciento de los alimentos que se consumen dependen de la polinización. Sin embargo, sus poblaciones han disminuido de manera preocupante en las últimas décadas, fenómeno al que se denominó Síndrome del colapso de las colmenas (CDD, por sus siglas en ingles), en gran parte, debido al uso intensivo de plaguicidas agrícolas, junto con la falta de regulaciones. Entre ellos, se destacan los neonicotinoides, un grupo de insecticidas muy eficaces para el control de plagas, pero altamente tóxicos para los polinizadores. Imidacloprid (IMI), Tiametoxam (TMX), Clotianidina (CLO) y Dinotefuran (DNT) son los neonicotinoides más aplicados. Y se ha demostrado que son tóxicos para especies no objetivo, como las abejas.

El doctor Cárdenas analizó espectrofotométrica, cromatográfica y electroquímicamente estos cuatro neonicotinoides y desarrolló metodologías electroanalíticas para la determinación en muestras de miel.

Los estudios espectrofotométricos identificaron las longitudes de onda máximas de absorción. En los estudios cromatográficos, se logró la separación eficiente de los cuatro analitos con buena resolución. Y en los electroquímicos se emplearon electrodos de carbono vítreo y oro desnudo.

Para mejorar la sensibilidad de la técnica electroanalítica y utilizarla con fines cuantitativos se aplicó la voltamperometría de onda cuadrada (VOC) y se optimizaron las variables experimentales a fin de obtener la máxima señal analítica con ambos electrodos de trabajo.

Precisión, selectividad y límites de detección y cuantificación adecuados

Cárdenas desarrolló y validó nuevas metodologías electroanalíticas rápidas y sencillas: una para la cuantificación total de neonicotinoides y otras acopladas a herramientas quimiométricas que permiten la cuantificación individual de los mismos en miel.

Todas demostraron significancia estadística, exactitud, precisión, selectividad y límites de detección y cuantificación adecuados. Además, se compararon con técnicas cromatográficas convencionales, sin observarse diferencias estadísticamente significativas entre los resultados.

La primera de ellas se puede emplear como técnica de screening, para posteriores ensayos de detección o como monitoreo ambiental en muestras de miel de manera rápida, económica y sencilla. En la segunda, se acopló la electroanalítica a métodos quimiométricos, y se pudo detectar y cuantificar neonicotinoides en simultaneo. Además, se logró poner a punto con el sistema en estudio métodos separativos, como la cromatografía; para validar las metodologías desarrolladas.

Un aspecto relevante de estas metodologías es que no requieren un tratamiento previo de la muestra y utilizan electrodos comunes que no requieren modificación. Y, sobre todo, se destaca que se han logrado implementar exitosamente los principios de la Química Analítica Verde en el diseño de estos nuevos métodos.

– ¿Son insecticidas sintéticos que matan las abejas?

– El CCD -Síndrome o trastorno del colapso de la colmena- es un fenómeno multifactorial, y son los plaguicidas una de las causas principales.

– ¿Pueden destruir la totalidad de una colmena?

– En concentraciones altas o por exposición prolongada, podrían afectar a una colmena entera.

– ¿Qué efectos productivos generan?

– El daño productivo es grave. Generan pérdidas de ejemplares, las colmenas quedan con pocas abejas que recolecten polen y néctar, llevando a una posible disminución en la producción de miel y la supervivencia de colmena.

– ¿Los insecticidas actúan sobre el sistema nervioso central?

– Sí, actúan en el sistema nervioso central de los insectos, dando lugar a una sobre estimulación nerviosas en bajas concentraciones. Y, en dosis altas o exposiciones prolongadas, provocan la parálisis y posterior muerte del insecto.

– ¿Resultan tóxicos sólo para los polinizadores o puede alcanzar a los humanos?

– Varios estudios in vitro e in vivo han demostrado que causan daños potenciales a los humanos y mamíferos, como toxicología reproductiva, neurotoxicidad, hepatotoxicidad, genotoxicidad, entre otras. Pero, actualmente los métodos para determinar estos daños en muestras biológicas se encuentran en fase de investigación.

– ¿Afecta la inocuidad de la miel?

– La miel de consumo suele estar dentro de los márgenes permitidos. Sin embargo, si estos compuestos no se regulan y se aplican estas regulaciones, tarde o temprano va a afectar la salud de los consumidores de forma directa o indirecta.

– ¿Cómo se trabajó con los neonicotinoides? Usaron espectrofotometría, cromatografía y electroquímica.

– Sí, en la primera etapa de la tesis empleamos esas técnicas analíticas para caracterizar las moléculas en estudios (CLO, DNT, IMI y TMX), lo cual nos dio la información necesaria para el desarrollo de las metodologías electroanalíticas para la detección y cuantificación, como las cromatográficas para validar dichas metodologías.

– ¿Lograron dos nuevas metodologías electroanalíticas para controlar rutinariamente de residuos de neonicotinoides en la miel?

– Se desarrollaron dos metodologías cada una con objetivos diferentes, en una de ellas la finalidad fue emplearla como monitoreador de contaminación ambiental por neonicotinoides y la otra nos permitió no sólo detectar estos compuestos sino también cuantificarlos, es decir saber cuánto hay, según los requerimientos de la Unión Europea -uno de los principales compradores de la miel argentina- que fue de 50 ppb (partes por billón).

– ¿Una determina electroquímicamente neonicotinoides totales en miel?

– Si, una de estas metodologías nos permitió detectar la presencia de cuatro neonicotinoides en conjunto, estos neonicotinoides tenían la particularidad de que eran los más comercializados en Argentina.

– ¿Y la otra acopla la electroquímica a métodos quimiométricos?

– Esta última nos permitió acoplar a las medidas electroanalíticas herramientas estadísticas  -quimiometría- como fueron las redes neuronales artificiales, que son modelos matemáticos e informáticos inspirados en el cerebro humano, que procesan información -en este caso la información electroanalítica obtenida en cada experimento- a través de nodos interconectados llamados neuronas artificiales distribuidos en capas (entrada, ocultas y salida). Este acoplamiento nos permitió resolver el problema de la superposición de la respuesta que obteníamos en determinaciones en simultaneo de estos compuestos, principal desventaja que presentaban las técnicas electroanalíticas en comparación con las convencionales.  

– ¿Permiten reemplazar las técnicas cromatográficas, que son más caras?

– Más que reemplazar, se pueden emplear en conjunto. Ambas técnicas son excelentes para la detección y cuantificación de estos compuestos, pero no llegan hasta el momento a los mismos niveles de desarrollo. Por eso, creo que se podrían acoplar, utilizando las electroanalíticas como monitoreadoras y aquellas muestras que presenten residuos detectados por estas corroborarlos e identificarlos con las cromatográficas.

– ¿Sirven para detectar todos los neonicotinoides?

– Si, ambas técnicas detectan los neonicotinoides en muestras de miel de abejas.

– ¿Se obtienen precisiones respeto de las cantidades de estos plaguicidas?

– Si, la precisión en las medidas obtenidas por estas metodologías estuvo dentro de los criterios de aceptabilidad.

– ¿Serán transferidas?, ¿Cómo pueden los productores acceder a estas nuevas estrategias?

– Esa es la etapa a la que todos los que hacemos ciencia aspiramos, que los desarrollos lleguen a la sociedad y puedan ser utilizados. No es un camino fácil, se requiere de tiempo, estudios y, sobre todo, de una mayor inversión por parte del Estado, que se apueste a la ciencia como motor del desarrollo productivo de nuestro país.

Estas metodologías todavía están en fase de desarrollo, por lo que actualmente no están disponibles para los apicultores. Sin embargo, sí está disponible el material científico generado en estos estudios, que constituyen la base para futuras transferencias.

Fuente: Prensa UNRC