Un nanosensor detecta los pesticidas en la fruta en cuestión de minutos

Investigadores del Karolinska Institutet de Suecia han desarrollado un diminuto sensor para detectar pesticidas en la fruta en pocos minutos. La técnica, descrita como prueba de concepto en un artículo de la revista Advanced Science, utiliza nanopartículas de plata rociadas con llama para aumentar la señal de las sustancias químicas. Aunque todavía están en una fase inicial, los investigadores esperan que estos nanosensores puedan ayudar a descubrir los pesticidas de los alimentos antes de su consumo.

"Los informes muestran que hasta la mitad de las frutas que se venden en la UE contienen residuos de pesticidas que, en grandes cantidades, se han relacionado con problemas de salud humana", afirma Georgios Sotiriou, investigador principal del Departamento de Microbiología, Tumores y Biología Celular del Karolinska Institutet, y autor correspondiente del estudio. "Sin embargo, las técnicas actuales para detectar pesticidas en productos individuales antes de su consumo se ven limitadas en la práctica por el elevado coste y la engorrosa fabricación de sus sensores. Para superar esto, desarrollamos nanosensores baratos y reproducibles que podrían utilizarse para controlar las trazas de pesticidas en la fruta, por ejemplo, en la tienda".

Los nuevos nanosensores emplean un descubrimiento de los años 70 conocido como dispersión Raman mejorada en superficie, o SERS, una potente técnica de detección que puede aumentar las señales de diagnóstico de las biomoléculas en las superficies metálicas en más de un millón de veces. Esta tecnología se ha utilizado en varios campos de investigación, como el análisis químico y medioambiental, así como para detectar biomarcadores de diversas enfermedades. Sin embargo, los elevados costes de producción y la limitada reproducibilidad entre lotes han dificultado hasta ahora su aplicación generalizada en el diagnóstico de la seguridad alimentaria.

Tecnología de pulverización de llama

En el estudio actual, los investigadores crearon un nanosensor SERS mediante el uso de la pulverización de llama -una técnica bien establecida y rentable para depositar recubrimientos metálicos- para depositar pequeñas gotas de nanopartículas de plata en una superficie de vidrio.

"El spray de llama puede utilizarse para producir rápidamente películas SERS uniformes en grandes áreas, eliminando una de las principales barreras para la escalabilidad", dice Haipeng Li, investigador postdoctoral en el laboratorio de Sotiriou y primer autor del estudio.

A continuación, los investigadores ajustaron la distancia entre las nanopartículas de plata para aumentar su sensibilidad. Para comprobar su capacidad de detección de sustancias, aplicaron una fina capa de colorante trazador sobre los sensores y utilizaron un espectrómetro para descubrir sus huellas moleculares. Según los investigadores, los sensores detectaron de forma fiable y uniforme las señales moleculares y su rendimiento se mantuvo intacto cuando se volvieron a probar después de 2,5 meses, lo que subraya su potencial de vida útil y su viabilidad para la producción a gran escala.

Detección de pesticidas en las manzanas

Para probar la aplicación práctica de los sensores, los investigadores los calibraron para detectar bajas concentraciones de paratión-etilo, un insecticida agrícola tóxico que está prohibido o restringido en la mayoría de los países. Se colocó una pequeña cantidad de paratión-etilo en parte de una manzana. Posteriormente se recogieron los residuos con un bastoncillo de algodón que se sumergió en una solución para disolver las moléculas del pesticida. La solución se dejó caer sobre el sensor, que confirmó la presencia de pesticidas.

"Nuestros sensores pueden detectar residuos de plaguicidas en la superficie de las manzanas en un breve plazo de cinco minutos sin destruir la fruta", afirma Haipeng Li. "Aunque tienen que ser validados en estudios más amplios, ofrecemos una prueba de concepto de aplicación práctica para las pruebas de seguridad alimentaria a escala antes del consumo".

A continuación, los investigadores quieren explorar si los nanosensores pueden aplicarse a otras áreas, como el descubrimiento de biomarcadores para enfermedades específicas en el punto de atención en entornos con recursos limitados.