Desarrollo de un biosensor óptico para monitoreo en línea de pesticidas organofosforados en agua
Esta investigación, liderada por el grupo GDCON con apoyo del grupo GIMEL de la Universidad de Antioquia, se enfocó en la detección de pesticidas peligrosos y ampliamente usados, como el clorpirifos, en fuentes de agua en zonas rurales, donde estos contaminantes representan un grave riesgo para la salud humana. Su importancia radica en la necesidad de identificar y medir con precisión la presencia de estos pesticidas antes de que el agua sea consumida, protegiendo así a las comunidades rurales.
En el proyecto, se desarrollaron biosensores avanzados utilizando puntos cuánticos de carbono (CD), pequeñas partículas fluorescentes y no tóxicas obtenidas de residuos de Palma Africana de aceite. Estos CD se combinaron con biomoléculas específicas y se moduló su comportamiento con óxido de grafeno (GO), creando sondas fluorescentes capaces de detectar clorpirifos con gran precisión, incluso en formulaciones comerciales como Lorsban®.
Además, se diseñó un dispositivo portátil para aplicar estos biosensores en campo. Este dispositivo fue probado en muestras de agua de diferentes localidades rurales de Antioquia, Colombia, demostrando su capacidad para detectar CPF en condiciones reales, lo que representa un avance significativo en la tecnología de detección de pesticidas.
El principal aporte de esta investigación es el desarrollo de una herramienta práctica y precisa para proteger la salud de las comunidades rurales mediante la detección temprana de contaminantes en sus fuentes de agua. Este es uno de los primeros estudios en integrar nanomateriales y biomoléculas en dispositivos ópticos portátiles para la detección de pesticidas, abriendo nuevas posibilidades para su aplicación comercial futura.
Los pesticidas organofosforados son los insecticidas más utilizados en el mundo. Por sus efectos neurotóxicos, son muy útiles para el control de plagas, pero cuando entran en contacto con fuentes de agua pueden causar trastornos en el sistema nervioso de los humanos y afectar el equilibrio de los ecosistemas acuáticos. Para la detección de estos agentes tóxicos en el agua normalmente se utilizan técnicas de laboratorio como la cromatografía que, si bien son bastante eficientes, tienen costos elevados, y requieren equipos y personal especializado pocas veces disponibles en el campo.
La ingeniera María Isabel Gaviria, quien dirige una empresa especializada en el uso de la biotecnología para generar soluciones sostenibles en la industria, encontró una solución para este problema en los biosensores ópticos fluorescentes.
Estos dispositivos combinan componentes biológicos –como enzimas, anticuerpos y ADN– con elementos ópticos que miden la emisión de luz fluorescente en respuesta a un estímulo específico. Para mejorar la efectividad del biosensor, Gaviria utilizó nanomateriales (versiones extremadamente pequeñas de materiales comunes) extraídos a partir de la palma africana.
Este biosensor, que ya fue probado con éxito en fuentes de agua de diferentes localidades rurales de Antioquia, ofrece una solución portátil y efectiva para la detección de pesticidas y tiene enormes posibilidades de comercialización en el futuro. Se trata de un trabajo que contribuye de manera significativa a la búsqueda de soluciones innovadoras para los desafíos ambientales que enfrentamos.
