Investigadores del Instituto Karolinska en Suecia han desarrollado un pequeño sensor para detectar pesticidas en la fruta en solo unos minutos. La técnica, descrita como prueba de concepto en un artículo publicado en la revista Advanced Science , utiliza nanopartículas de plata rociadas con llama para aumentar la señal de los productos químicos. Si bien aún se encuentran en una etapa inicial, los investigadores esperan que estos nanosensores puedan ayudar a descubrir pesticidas alimentarios antes de su consumo.

"Los informes muestran que hasta la mitad de todas las frutas vendidas en la UE contienen residuos de pesticidas que, en grandes cantidades, se han relacionado con problemas de salud humana", dice Georgios Sotiriou, investigador principal del Departamento de Microbiología, Tumor y Biología Celular del Karolinska Institutet. y el autor correspondiente del estudio. "Sin embargo, las técnicas actuales para detectar pesticidas en productos individuales antes de su consumo están restringidas en la práctica por el alto costo y la engorrosa fabricación de sus sensores. Para superar esto, desarrollamos nanosensores reproducibles y económicos que podrían usarse para monitorear rastros de pesticidas en frutas en, por ejemplo, la tienda".

Los nuevos nanosensores emplean un descubrimiento de la década de 1970 conocido como dispersión Raman mejorada por superficie, o SERS, una poderosa técnica de detección que puede aumentar las señales de diagnóstico de biomoléculas en superficies metálicas en más de 1 millón de veces. La tecnología se ha utilizado en varios campos de investigación, incluido el análisis químico y ambiental, así como para detectar biomarcadores para diversas enfermedades. Sin embargo, los altos costos de producción y la limitada reproducibilidad de lote a lote han obstaculizado hasta ahora la aplicación generalizada en el diagnóstico de seguridad alimentaria.

Tecnología de pulverización de llamas

En el estudio actual, los investigadores crearon un nanosensor SERS mediante el uso de rociado de llama, una técnica bien establecida y rentable para depositar un revestimiento metálico, para aplicar pequeñas gotas de nanopartículas de plata sobre una superficie de vidrio.

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

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

Pesticidas detectados en 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, los residuos se recolectaron con un hisopo de algodón que se sumergió en una solución para disolver las moléculas del pesticida. La solución se dejó caer sobre el sensor, lo que confirmó la presencia de pesticidas.

"Nuestros sensores pueden detectar residuos de pesticidas en las superficies de las manzanas en un tiempo corto de cinco minutos sin destruir la fruta", dice Haipeng Li. "Si bien deben validarse en estudios más amplios, ofrecemos una aplicación práctica de prueba de concepto para las pruebas de seguridad alimentaria a escala antes del consumo".

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

Los nanosensores extremadamente sensibles pueden detectar trazas de moléculas