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Martes 18 de julio de 2006 Para contar con sistemas más eficientes y veloces a la hora de controlar el nivel de compuestos tóxicos en ríos o cursos de agua, el equipo del Laboratorio de Biosensores y Bioanálisis de la FCEyN dirigido por Eduardo Cortón tiene, como aliadas, a las bacterias. El desarrollo de biosensores más eficientes es uno de los objetivos de sus trabajos. Por Cecilia Draghi (*)
En la ciudad Autónoma de Buenos Aires y en el Gran Buenos Aires, las viviendas de cinco millones de habitantes, -el 60 por ciento de la población-, están conectadas a alcantarillado. Las aguas servidas son descargadas en el Río de la Plata, sin tratamiento alguno, a la altura de Berazategui. La descarga se realiza a 2500 metros de la costa, por medio de un conducto subfluvial, en un lugar donde la profundidad del río es de aproximadamente cuatro metros. El caudal estimado de la descarga es de unos 30 mil litros por segundo, equivalente a un camión cisterna por segundo. Estos datos no son proporcionados por azar en el Laboratorio de Biosensores y Bioanálisis, dirigido por el doctor Eduardo Cortón. Es que precisamente este es el motivo central de sus trabajos, el de lograr diseñar mejores detectores de calidad de las aguas. Para contar con sistemas más eficientes y veloces a la hora de controlar el nivel de compuestos tóxicos en ríos o cursos de agua, los investigadores tienen, como aliadas, a las bacterias. En general emplean la muy conocida Escherichia coli y ciertas levaduras como Saccharomyces cerevisiae, entre otras. El equipo de científicos hace “trabajar” a estos microscópicos seres vivos, que aún reunidos de a mil millones sólo ocupan una pequeña cubeta de 300 microlitros. Este ejército de microbios no son el enemigo, ni la enfermedad, como habitualmente puede especularse, sino que hacen cierto trabajo sucio para el hombre como es detectar el nivel de contaminantes que el propio ser humano supo producir. Nada mejor que un ser vivo en un medio contaminado para medir cómo afectan a la vida misma los tóxicos allí existentes. La idea que mueve al equipo de investigadores es que los propios organismos vivos como las bacterias reconozcan las moléculas tóxicas (los analitos) e informen acerca de su concentración. “Si los sistemas clásicos utilizan métodos donde la muestra es separada en sus componentes en el laboratorio y luego analizada por pruebas químicas, electroquímicas, ópticas u de otro tipo, aquí lo que se pretende es que se estudie “in situ”. Justamente por esta propiedad -la de estar compuestos por seres vivos (bacterias), o parte de ellos, que detectan las sustancias a medir-, es que se denominan biosensores”, explica el especialista. ¿Qué son los biosensores? Se trata de instrumentos analíticos que combinan un detector o transductor para algún parámetro físico o químico (detectores de luz, temperatura, gases, microbalanzas, etc.) con algún material biológico, generalmente células o enzimas. En este caso, los científicos emplean bacterias. No se trata por cierto de un bioensayo, que mide la toxicidad por un solo o una serie de ensayos. Como se recordará, resultaba muy útil a los mineros del carbón llevar con ellos a un canario u otra pequeña ave, dado que su metabolismo es más elevado que la del hombre, le permitía detectar antes gases tóxicos o asfixiantes. Y se convertían en un sistema de alerta natural para el trabajador. No son similares, pero resulta su antecedente. “Es que, -señala- justamente, de los bioensayos surgen los biosensores, que muestran, como diferencia, que el material biológico a medir está muy cerca de un transductor que convierte inmediatamente una señal biológica en eléctrica”. Su historia no es muy lejana. Los primeros aparatos biosensores fueron diseñados hace unos cinco lustros, pero continúan profundizándose las investigaciones dada las posibilidades que ofrecen. Cómo hacen trabajar a las bacterias A simple vista el sistema no requiere grandes dimensiones para funcionar. Por un lado, se debe al poco espacio que ocupan las bacterias, por lo cual permite en centímetros de superficie contar con miles de millones de microorganismos en permanente reproducción. Pero volviendo al biosensor, ¿cómo funciona? “Las bacterias -describe- están adheridas muy cerca de un electrodo de dióxido de carbono, que mide permanentemente la respiración de estos microorganismos. Si éstos muestran mayor respiración que la habitual, ello puede indicar que en el medio exista mayor acumulación de “alimento” para las bacterias, como ocurre cuando existe contaminación orgánica o cloacal”. El electrodo de dióxido de carbono es el sistema de transducción que convierte la señal bioquímica que producen los microorganismos en una señal eléctrica. Es decir, genera un cambio desde lo biológico a lo eléctrico, el cual puede ser procesado de manera eléctrica, y las señales trasmitidas y adquiridas fácilmente por una computadora, para su posterior procesado y archivo. Entre los objetivos a realizar con este biosensor es enfrentarlo a muestras tóxicas simuladas, básicamente compuestas de hidrocarburos livianos y metales pesados, dos tipos de elementos contaminantes especialmente problemáticos. ¿El fin? “Es estudiar su respuesta, sensibilidad y posibilidades analíticas. Pero además se planea construir prototipos, así como validar y estudiar las posibilidades de transferencia y producción de estos equipos analíticos”, señala. En acción En el laboratorio, el doctor Cortón y su equipo cuentan para conformar un biosensor con cultivos de microorganismos y electrodos como elementos principales. Las bacterias son inmovilizadas con el uso de membranas de filtración, similar a papel de filtro y a otros métodos como geles. De este modo se logra que queden adheridas al electrodo. La señal eléctrica es medida y registrada en forma continua, y almacenada en la computadora mediante un sistema de adquisición de datos. De los valores obtenidos se podrá determinar el nivel de contaminación. Uno de los objetivos propuesto por estos científicos es que cada vez requiera menos tiempo y sea más eficiente a menor costo. La ecuación por todos ansiada. “Si en la actualidad el método estándar puede demorar cinco días para obtener un resultado (determinación de contaminación cloacal), la idea -compara- es que con los biosensores diseñados no requiera más de treinta minutos”. Pero aún desarrollando el mejor biosensor posible en la actualidad, todavía requiere tiempo su aceptación. Porque primero deben sortear con éxito un montón de pruebas y superar la resistencia del método ya establecido, que se ganó con el mismo esfuerzo en el pasado su lugar en la industria y el mundo comercial. La tarea es a largo plazo, pero el equipo subsidiado por la Universidad de Buenos Aires y el CONICET no se desanima. Ellos están empeñados en lograr el objetivo ansiado de conseguir un biosensor efectivo, rápido y económico. Los ríos del mundo, agradecidos.
(*) Centro de Divulgación Científica-SEGB-FCEyN.
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