Diseñan un biosensor microbiano de papel para evaluar la toxicidad del agua

La detección de contaminantes tóxicos es un elemento esencial en el análisis y control de la calidad del agua, necesario en un mundo cada vez más urbanizado e industrializado. Las técnicas de análisis químicos son de gran utilidad para la determinación de sustancias concretas, pero tienen limitaciones a la hora de analizar muestras complejas que pueden contener múltiples contaminantes. En este sentido, resulta apropiado el uso de biosensores, con los que se mide el efecto que ejerce una muestra sobre un elemento biológico -como enzimas o proteínas- o un parámetro vital de un organismo indicador.

“La innovación que aporta nuestro sensor radica en el hecho de utilizar matrices de papel absorbente con bacterias incorporadas para hacer una medida colorimétrica de toxicidad”, explica el investigador de la UAB Ferran Pujol, en España, que ha realizado el trabajo como parte de su tesis doctoral. Para hacer las matrices, los investigadores han usado la Escherichia coli (E.coli) como bacteria modelo. El trabajo ha sido publicado en Analytica Chimica Acta.

La técnica de detección propuesta y validada por los investigadores es sencilla y rápida. De hecho, se usa de manera parecida a la de las tiras de papel para medir el pH del agua. Las muestras a analizar se añaden a las matrices junto con un colorante, el ferricianuro, que vira de color amarillo a incoloro cuando se transforma en ferrocianuro al ser respirado por los microorganismos.

El papel cambia de color en función de la intensidad del metabolismo celular de las bacterias de manera inversamente proporcional a la toxicidad de la muestra: cuanto más cambio de color se produce menor es la contaminación detectada. Este cambio puede ser medido mediante técnicas ópticas, de análisis de imagen o a simple vista.

Los investigadores de la UAB que han desarrollado la nueva herramienta biológica basada en papel. De izquierda a derecha: Xavier Muñoz Berbel, Núria Vigués, Ferran Pujol y Jordi Mas. A la derecha, matrices de papel bacterianas inoculadas con el colorante y muestras de diferente toxicidad. (Foto. UAB)

El bioensayo, para el que los investigadores han solicitado la patente, detecta cualquier contaminante que sea tóxico para los microorganismos en el tiempo de ensayo -tras unos 15-30 minutos de contacto con las células-, como por ejemplo metales pesados e hidrocarburos como el petróleo o el benceno. La técnica es aplicable tanto a aguas naturales como a residuales urbanas e industriales.

El hecho de utilizar un material como el papel y de no requerir instrumentación compleja convierte a este biosensor en una técnica sencilla y de bajo coste económico y en un buen candidato para la detección de toxicidad en contextos de restricción económica o en países en desarrollo, indican los investigadores.

En el desarrollo del bioensayo han colaborado también investigadores del Centro de Investigación e Innovación en Toxicología de la UPC y el Centro Nacional de Microelectrónica (IMB-CNM, CSIC). (Fuente: UAB)