Nuevo electrodo con nanopartículas de oro es una solución económica y eficiente para detectar agentes biológicos

Un nuevo electrodo con nanopartículas de oro, eficiente, simple y de bajo costo, fue patentado por Embrapa y la Universidad Estadual de Ceará (Uece). La innovación, producida mediante impresión, está destinada a la construcción de biosensores electroquímicos, utilizados en la detección rápida de agentes biológicos, y sensores electroanalíticos. Está disponible para socios interesados ​​en desarrollar comercialmente este tipo de dispositivos y tiene un amplio potencial de aplicación en diversos sectores industriales, como alimentación, medio ambiente y salud, entre otros. 

El instrumento ya ha sido probado con éxito en la producción de biosensores para la detección de enterotoxinas en el queso y agentes tóxicos en la torta de ricino. Pero su aplicación se puede extender al desarrollo de sistemas de detección de cualquier agente biológico como enzimas, microorganismos, antígenos, anticuerpos, entre otros. El tipo más popular de este modelo de biosensor es el glucómetro portátil doméstico, que detecta rápidamente los niveles de glucosa en una gota de sangre. 

De fácil fabricación, la pieza se produce imprimiendo tinta de carbón sobre una superficie plástica, mediante la técnica de serigrafía o serigrafía, que ya se utiliza con éxito en la fabricación de este tipo de dispositivos. Los investigadores lograron aumentar la eficiencia gracias a una innovación en la electrodeposición de nanopartículas de oro. Las nanopartículas aumentan el área de contacto con la sustancia de interés, favoreciendo la reacción electroquímica. El método utilizado para la producción proporcionó un aumento considerable de la conductividad, la transferencia de electrones y, también, la sensibilidad analítica.

Una de las inventoras, la investigadora Roselayne Furtado, de Embrapa Agroindústria Tropical (CE), afirma que el proceso de electrodeposición de nanopartículas de oro desarrollado para este tipo de electrodo es más simple y eficiente que otros demostrados en la literatura. 

“La tecnología permite producir electrodos en masa a un costo extremadamente bajo”, agrega el profesor Carlúcio Roberto Alves, de la Universidad Estadual de Ceará. Señala que el proceso patentado se puede utilizar en cualquier laboratorio y también es adecuado para producir electrodos desechables. Según el profesor, el dispositivo se puede utilizar para desarrollar biosensores y sensores con un amplio potencial de aplicación, desde la industria alimentaria, la monitorización ambiental o la atención sanitaria, por ejemplo.

La patente del proceso de obtención de un electrodo impreso modificado con nanopartículas de oro fue concedida por el Instituto Nacional de Propiedad Industrial (INPI) en julio de este año. A principios de año se concedió otra patente para la invención de un electrodo impreso con tinta de carbón modificado para su uso en un biosensor para detectar ricina en la torta de ricino.

El profesor explica que las nanopartículas de oro juegan un papel especial al aumentar la señal electroquímica y aumentar la porción de biomoléculas inmovilizadas en la superficie. Uno de los pasos de producción de electrodos es el tratamiento con una sal, que mejora el rendimiento electroquímico. 

Detección de toxinas en queso y tarta de ricino

El electrodo desarrollado por Embrapa en colaboración con la Uece ya fue probado con éxito en el desarrollo de un biosensor para la detección de enterotoxinas estafilocócicas. Anteriormente, sin las nanopartículas de oro, se había modificado el electrodo de carbono para evaluar la toxicidad de la torta de ricino. Estos dos ejemplos aparecen en las dos patentes concedidas relacionadas con la tecnología. Las innovaciones están disponibles para empresas o instituciones interesadas en desarrollar equipos portátiles y automatizados.

El primer biosensor se desarrolló para detectar rápidamente la presencia de enterotoxinas estafilocócicas en el queso. Estas sustancias son proteínas producidas por Staphylococcus aureus, una bacteria implicada en brotes y casos de intoxicación. El equipo demostró ser eficiente para detectar rápidamente enterotoxinas, lo que lo califica como una alternativa a las técnicas tradicionales, que implican procedimientos lentos, equipos y reactivos costosos e incluso marcadores biológicos dañinos. El biosensor también tiene ventajas respecto a las pruebas rápidas ya disponibles, al ser una tecnología nacional y más económica. 

La propuesta para el segundo biosensor es la detección de ricina en torta de ricino sometida al proceso de desintoxicación. El proceso es útil para agregar valor a la torta de ricino, un residuo de la producción de biodiesel que tiene un gran potencial para su uso como insumo en la ganadería. Sin embargo, para ser utilizado como alimento para el ganado, necesita pasar por un proceso de desintoxicación, debido a la presencia de ricina, una proteína muy tóxica para humanos y animales. Existen varios métodos para favorecer la desintoxicación, utilizando agentes físicos o químicos. Sin embargo, aunque las técnicas las definen y utilizan los productores, es necesario realizar análisis de muestras de rutina para evaluar la presencia o ausencia de ricina a fin de dar fe de la no toxicidad de la torta, ya que es posible que el procedimiento no se haya llevado a cabo adecuadamente y sea mínimo. cantidades de sustancias ricina son suficientes para causar la muerte de los animales.