Las floraciones de algas verdes turbias son más que una gran monstruosidad; revelan que un cuerpo de agua podría ser inseguro para nadar o beber. Actualmente, sin embargo, no existe un sistema de advertencia efectivo para floraciones inminentes. Ahora, los investigadores de ACS Applied Nano Materials informe sobre un indicador que cambia de color cuando se expone a niveles crecientes de fosfatasa alcalina, una enzima que pronostica el crecimiento exponencial del fitoplancton. Este cambio se puede detectar a simple vista o con un teléfono inteligente.

Un exceso de fósforo en los sistemas de agua dulce hace que las algas, como el fitoplancton y las cianobacterias, crezcan sin control, convirtiendo el agua en una "sopa de guisantes" de estos organismos. Las floraciones pueden amenazar los suministros de agua potable porque algunas especies de algas liberan olores desagradables o toxinas. Pero si las personas supieran cuándo es probable que se desarrolle una floración de algas, podrían manejarla eliminando o matando las algas antes de que se conviertan en un problema. Anteriormente, Jingjing Deng y sus colegas demostraron que la fosfatasa alcalina ayuda a liberar fósforo biodisponible de compuestos complejos y que los niveles crecientes de la enzima podrían pronosticar la proliferación de algas relacionadas con el fósforo. Sin embargo, los métodos actuales de detección de fosfatasa alcalina no son muy sensibles ni específicos. Por lo tanto, los investigadores querían utilizar la reacción catalizada por la fosfatasa alcalina para inducir tanto la fluorescencia como los cambios de color visibles en una muestra de agua.

Para hacer el indicador de cambio de color, los investigadores primero combinaron iones de cobre con guanosina-5-monofosfato, formando nanopartículas esféricas. A continuación, incorporaron dos compuestos (1,1,2,2-tetra(4-carboxilfenil)etileno y sulforhodamine 101) dentro de las nanopartículas. El resultado final fue una solución de color azul intenso en luz visible que emitía una fluorescencia púrpura azulada bajo la luz ultravioleta. En presencia de fosfatasa alcalina, la solución cambió a un tono rosado y una fuerte fluorescencia roja bajo la luz ultravioleta.

Los investigadores probaron el indicador con agua de 13 ubicaciones de ríos que tenían fósforo biodisponible limitado, calculando las proporciones de fluorescencia de rojo a azul con la aplicación de escaneo a color de un teléfono inteligente. Descubrieron que el método digital portátil detectaba de manera confiable la fosfatasa alcalina y era tan sólido como las mediciones de laboratorio de la fluorescencia del indicador. Los investigadores también cultivaron cianobacterias productoras de toxinas en el laboratorio, las alimentaron con compuestos complejos que contenían fósforo y midieron los cambios de fosfatasa alcalina. Al tercer día, se detectó un gran aumento en la actividad enzimática con fluorescencia y cambios de color visibles. Unos días después, las algas estaban creciendo exponencialmente. Debido a que el indicador y el sistema basado en teléfonos inteligentes detectaron el aumento de la actividad antes de una floración, los investigadores dicen que podría desarrollarse para el monitoreo y la predicción de campo en tiempo real. + Explora más

Floración de algas nocivas se vuelve detectable a lo largo del oeste del lago Erie