Nanotecnología para la detección de plaguicidas y productos químicos

«¿Cómo la nanotecnología mejorará la salud y el medio ambiente?»

Por: José David Yon Yong1

1Universidad Nacional Mayor de San Marcos

 

Mayo 31, 2021
Fuente: https://www.consumer.es/medio-ambiente/nanotecnologia-medioambiental-oportunidades-y-riesgos.html

La agricultura como bien sabemos se mantiene en un contexto de necesidad primaria para los estados de todo el mundo. Razón por la cual la Organización de las Naciones Unidas ha dispuesto de un organismo especializado denominado Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO en inglés) para la erradicación del hambre y asegurar la seguridad alimentaria dado que ahora las industrias agrícolas han escalado a un alto nivel de producción. Como consecuencia, se ha incrementado el uso de diferentes contaminantes como productos químicos los cuales han acrecentado diversos problemas de salud concernientes a los alimentos, el agua potable y los ecosistemas por lo que nos vemos envueltos en la necesidad de encontrar una forma fiable y eficaz de detectar los contaminantes tanto en los alimentos como en el agua potable. Es así como nace la propuesta y desarrollo de biosensores con nanotecnología para la detección de plaguicidas y productos químicos.

Fuente: https://solagro.com.pe/blog/senasa-realiza-capacitaciones-sobre-el-uso-de-plaguicidas/

La nanotecnología

La nanotecnología ha ido evolucionando durante los últimos años desde su primera mención por Richard Feynmann, la mención de Norio Taniguchi y la publicación de Eric Drexler hasta los avances más recientes [1]. Hoy en día la nanotecnología es para muchos una de las tecnologías más revolucionarias de los últimos años y que, a pesar de los múltiples avances actuales, sigue teniendo un futuro prometedor. Aplicaciones en la biomédica, farmacéutica, industria cosmética, alimentación, agricultura, industria química, industria de materiales y construcción son algunas de las diversas áreas en las que ya se han tenido avances de la nanotecnología en las que sin duda aún queda mucho potencial futuro [2].

 

Según el Instituto de Investigación Nacional del Genoma Humano (NHGRI en inglés), la nanotecnología es “la ciencia de manipular la materia a una escala atómica y molecular para resolver problemas. La nanotecnología es una ciencia aplicada al desarrollo, con el potencial de hacer contribuciones significativas en muchos campos, incluyendo la ingeniería, la informática y la medicina” [3].

 

Entre las ventajas más resaltantes de la nanotecnología tenemos la reducción de costes como es el caso de los proyectos de limpieza de aguas con lodos sedimentados los cuales han alcanzado ahorros que varían entre el 20% y 40% gracias a la mejor capacidad de penetración que tiene la nanotecnología, ahorro en tiempos de ejecución, menor degradación del medio ambiente, eficiencia en el uso de recursos naturales, mejores resultados a largo plazo, innovación constante y mayor alcance y efectividad al trabajar con niveles microscópicos [4 y 5]. Gracias a todas estas ventajas, la nanotecnología está siendo punto de inversión de distintas empresas en todo el mundo permitiendo mostrar cada vez más avances y mejores soluciones para los diversos problemas que aquejan a la humanidad.

Fuente: https://pulsosocial.com/2017/12/04/los-importantes-avances-la-nanotecnologia-chile/

Los biosensores y la nanotecnología

 

Desde hace muchos años se vienen desarrollando distintos tipos de biosensores desde su primera aparición en 1962 con la necesidad de un componente capaz de analizar los niveles de glucosa en enfermos de diabetes [6]. A lo largo de los años estos biosensores han logrado medir diversos parámetros biológicos y ser construidos de muchas formas diferentes acorde a las necesidades de las investigaciones tales como la supervisión general de la atención sanitaria, diagnósticos clínicos en hospitales, uso en centro veterinarios, usos en la industria agrícola, transformación industrial o el control de la contaminación del medio ambiente.

 

Los biosensores son componentes fabricados para analizar de manera conjunta con elementos biológicos (células, tejidos, enzimas, entre otros), nanomateriales (nanopartículas y nanocompuestos), materiales inteligentes o diversos compuestos biomiméticos, relacionados a mecanismos que determinan la contundencia de la detección e interpretación de las variaciones que se dan entre las interacciones de los analitos y estos componentes analíticos. Entre las ventajas de los biosensores para asegurar la calidad fisicoquímica, microbiológica, composicional y la vida útil de los alimentos, se destacan: La alta sensibilidad, selectividad y producibilidad debido a que las mediciones de nutrientes, micronutrientes, contaminación por residuos, toxinas y productos metabólicos se encuentran en concentraciones a nivel de traza [7].

 

Los biosensores se pueden clasificar según su interacción (biocatalíticos o de bioafinidad), según su detección (directos o indirectos), según su elemento de reconocimiento (células, organelas, tejidos, enzimas, receptores, anticuerpos, ácido nucleico, polímero de impresión molecular, ácido nucleico peptídico o aptámero) y según su sistema de transducción (nanométrico, piezoeléctrico, electroquímico, termoeléctrico u óptico) [7].

 

En el artículo “Progresos recientes en el desarrollo de biosensores para la detección de plaguicidas y productos químicos” se menciona cómo la contaminación por productos químicos y plaguicidas es un problema grave para la salud pública humana en el mundo y que en ello radica la importancia de la detección y análisis de contaminación por plaguicidas y productos químicos en el agua potable y los alimentos mediante biosensores basados en algunos de los tipos que se mencionaron en la sección anterior (transductores electroquímicos, ópticos y mecánicos), además del uso de nanomateriales (grafeno, nanotubos de carbono y nanopartículas de metales) los cuales le dan características especiales a los biosensores permitiendo así una detección sumamente eficiente de los pesticidas [8].

 

Los biosensores portátiles para la detección de productos químicos y plaguicidas aparentemente son herramientas trascendentes por lo cual deberían ser un foco de investigación de más profesionales [8]. En cualquier caso, los biosensores han demostrado que son una gran opción con diversidad de selectividad, especificidad, con un amplio espectro, con un requerimiento mínimo antes del tratamiento, con una poca necesidad de las cantidades de muestras, ser de fácil manejo, portátiles, automatizables, etc [7].

Fuente: https://noticiasdelaciencia.com/art/16157/nuevos-biosensores-basados-en-el-grafeno-para-acelerar-el-hallazgo-de-farmacos-contra-el-cancer-y-el-sida

REFERENCIAS

      1. Nanotecnólogo [Internet]. ¿Qué es la nanotecnología? [Citado 26 de Abril de 2021]. Recuperado de: https://nanotecnologo.com/que-es-la-nanotecnologia/
      2. Interempresas.net [Internet]. Nanotecnología: La mayor revolución tecnológica de la historia ¿Qué significa? [Citado 26 de Abril de 2021]. Recuperado de: https://www.interempresas.net/Plastico/Articulos/13424-Nanotecnologia-La-mayor-revolucion-tecnologica-de-la-historia-Que-significa.html
      3. National Human Genome Research Institute [Internet]. Nanotecnología [Citado 26 de Abril de 2021]. Recuperado de: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Nanotecnologia
      4. Aguasresiduales.info [Internet]. 5 ventajas que aporta la aplicación de la nanotecnología a la limpieza de las aguas [Citado 26 de Abril de 2021]. Recuperado de: https://www.aguasresiduales.info/revista/noticias/5-ventajas-que-aporta-la-aplicacion-de-la-nanotecnologia-a-la-limpieza-de-las-aguas-CBmHE
      5. utel.edu.mx [Internet]. ¿Qué es la nanotecnología y cuáles son sus beneficios? [Citado 26 de Abril de 2021]. Recuperado de: https://www.utel.edu.mx/blog/10-consejos-para/nano-depot-nanotecnologia/
      6. InnoWiki [Internet]. Biosensor [Citado 26 de Abril de 2021]. Recuperado de: http://185.5.126.23/innowiki/index.php/Biosensor#:~:text=El%20origen%20del%20primer%20biosensor,y%20además%20de%20forma%20inmediata.
      7. Claudio Jiménez C, Danie E., León P.. Biosensores: Aplicaciones y perspectivas en el control y calidad de procesos y productos alimenticios. 2008.
      8. Saeed S. Ba Hashwan, Mohd Haris Bin Md Khir, Y. Al-Douri, Abdelaziz Yousif Ahmed. Progresos recientes en el desarrollo de biosensores para la detección de plaguicidas y productos químicos. 2020.

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