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Intentan medir la contaminación del agua... con bacterias
Estos biosensores serían más eficientes
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Es una paradoja. Las mismas familias de bacterias que pueblan los desechos cloacales y contaminan los ríos podrían utilizarse como detectores de la calidad del agua.
No son otras que las conocidas Escherichia coli , que normalmente pueden ocasionar en el ser humano malestares gastrointestinales. Ahora, un grupo de investigadores argentinos pretende convertirlas en un sensor clave para medir el nivel de sustancias tóxicas en distintos cursos fluviales.
"Cuando uno quiere saber qué les ocurre a los organismos en un medio contaminado, el que mejor puede informar sobre ello es, sin duda, otro ser vivo. En este caso, utilizamos bacterias", indica el doctor Eduardo Cortón, de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires (UBA), que dirige el proyecto Desarrollo de Biosensores para la Determinación de Parámetros de Calidad de Aguas Naturales y de Aguas Residuales, subsidiado por el Conicet y la UBA.
El aparato que permite hacer "trabajar" a las bacterias para que brinden señales de qué tan tóxico es un medio acuático, se denomina "biosensor".
"Los primeros sistemas de este tipo -cuenta el científico- datan de hace unos 25 años. Pero hoy siguen siendo novedosos y objeto de continuo estudio porque reflejan mucho mejor que cualquier otro método analítico lo que están viviendo los organismos en un medio determinado."
Desde el Laboratorio de Biosensores y Bioanálisis de la Ciudad Universitaria, el científico y su equipo del Departamento de Química Biológica cultivan bacterias para perfeccionar esta metodología.
Obreras diminutas
"Las cepas que se utilizan no transmiten enfermedades y son muy fáciles de cultivar", describe. Tampoco son las únicas. Los investigadores también hacen pruebas con levaduras, -las mismas que se utilizan para la fabricación de cerveza o para leudar el pan-, científicamente conocidas como Saccharomyces cerevisiae .
Ya se elija la Escherichia coli u otra, el mecanismo que se observa es el mismo: su comportamiento. "Si uno coloca microbios en una celda bacteriológica y los expone a un tóxico, su metabolismo suele deprimirse. Y esta merma puede medirse perfectamente", indica Cortón.
Lo curioso de este mecanismo es el parámetro que sirve de medición: la electricidad generada por los microorganismos. Por este motivo, el equipo inmoviliza el cultivo de bacterias sobre la membrana de un electrodo que permite censar su actividad biológica.
"Si las bacterias -destaca Cortón- respiran más de lo habitual, eso podría indicar la presencia de una mayor acumulación de nutrientes, es decir es posible que exista contaminación orgánica o cloacal."
Millones de bacterias son "catadoras" de efluentes en aparatos que no requieren grandes dimensiones.
"Mil millones de bacterias pesan unos 50 miligramos", compara el investigador. Que no pesen casi nada resulta una ventaja importante porque permite que todo el sistema sea portátil, y pueda llevarse cómodamente a la orilla del río."
Pero también reúne otras virtudes, aún más significativas, como el hecho de que permite acortar los tiempos de obtención de resultados.
"El método estándar que se usa en la actualidad demora cinco días. Hoy se está trabajando en el diseño de biosensores que puedan medir ese mismo parámetro en treinta minutos", subraya Cortón.
Cómo trabajan las bacterias
A simple vista, el equipo parece simple: requiere un electrodo que mide dióxido de carbono para medir permanentemente la respiración de las bacterias. Lo más importante es que cuenta con un sistema de transducción, que convierte la señal bioquímica que producen las bacterias, en una señal eléctrica. "Es decir -explica el científico-, cambia la señal del dominio biológico a un dominio eléctrico. Esto permite que sea procesable en un aparato electrónico."
Por ejemplo, un biosensor diseñado para medir la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) consta de células microbianas y un electrodo detector de oxígeno. A mayor cantidad de material orgánico en el medio, mayor actividad metabólica de las células, por lo que la concentración de oxígeno medida por el electrodo será menor.
"Este sistema estima la cantidad de materia orgánica que puede ser degradada fácilmente por los microorganismos presentes en el agua; el método estándar utiliza ensayos de por lo menos tres días de duración; el biosensor permite estimarlo en aproximadamente una hora. Biosensores como éste -señala- están patentados."
Pero los investigadores de la UBA intentan hallar un mecanismo aún más veloz y eficiente para medir calidad de agua. El parámetro sería la energía eléctrica producida por las bacterias, relacionada con el transporte de electrones, que es parte de la vida cotidiana de toda célula. Estos electrones, gracias al dispositivo diseñado, pueden ser transformados en electricidad.
"Si se colocan bacterias en una celda y se las alimenta, la cantidad de corriente eléctrica aumentará. Esta diferencia aportaría el dato que estamos buscando", precisa Cortón, al tiempo que concluye: "Nuestro objetivo es desarrollar biosensores más rápidos y eficientes aún que los actuales".
