Avance en la BUAP: desarrollan biosensores para la detección rápida de bacterias y toxinas
El doctor Luis Ramiro Caso Vargas, investigador de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), está desarrollando biosensores de tipo óptico destinados a la detección rápida de bacterias patógenas y toxinas en diversos entornos. Se trata de dispositivos con actividad biológica que tienen la capacidad de capturar biomoléculas específicas. Los biosensores están diseñados para identificar la bacteria Pseudomonas aeruginosa, común en hospitales, y Brucella spp., que causa brucelosis generalmente por el consumo de lácteos contaminados. Además, ha desarrollado biosensores para identificar aminas biógenas, sustancias que pueden provocar intoxicaciones alimentarias severas.
Pseudomonas aeruginosa y Brucella spp.: las bacterias patógenas en la mira de la ciencia poblana
La necesidad de esta investigación radica en la dificultad de erradicar ciertas amenazas, como la bacteria Pseudomonas aeruginosa. Esta bacteria es notablemente resistente a los antibióticos y posee una amplia gama de defensas, encontrándose comúnmente en nosocomios (en mobiliario, catéteres, instrumentos quirúrgicos e incluso desinfectantes), donde causa infecciones graves en pacientes inmunodeprimidos.
Para la detección de P. aeruginosa, el Dr. Caso Vargas diseñó un biosensor utilizando obleas de dióxido de silicio de 1cm², material empleado en la fabricación de microprocesadores. La superficie de estas obleas es modificada químicamente para crear un dispositivo biológicamente activo que inmoviliza y exhibe anticuerpos que funcionan como biorreceptores y reconocen a la bacteria.
El proceso de ensamblado se logra aplicando compuestos químicos que se adhieren firmemente al dióxido de silicio en una fase gaseosa, modificando la superficie original. Posteriormente, se agrega una segunda capa de moléculas llamadas crosslinkers que sirven como puentes. Sobre esta base se fija una proteína (estreptavidina) que se une a anticuerpos preparados con biotina, siendo estos los que finalmente reconocen la bacteria. Para verificar el correcto ensamblado de estos dispositivos, se emplean técnicas avanzadas como la espectroscopía de infrarrojo por transformadas de Fourier (FT-IR), la Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y la microscopía de fluorescencia.
Una vertiente más pequeña para la detección de P. aeruginosa es un biosensor construido con nanopartículas de oro. Este sistema es incluso más diminuto que la bacteria y, en lugar de silicio, utiliza nanoesferas de oro fluorescentes a las que se les adhiere un anticuerpo para atrapar al microorganismo. El investigador describe este mecanismo como “misiles teledirigidos” que van directamente a las bacterias. Estas nanoesferas se encuentran en solución, lo que permite analizar tipos de muestras como el interior de tuberías. La presencia bacteriana se detecta a través de la intensidad de la fluorescencia.
Más allá de las bacterias: la detección de aminas biógenas para garantizar la seguridad alimentaria
En cuanto a la identificación de compuestos dañinos en alimentos, el enfoque se centró en las aminas biógenas. Estas sustancias se generan en las primeras etapas de la descomposición alimentaria por la acción bacteriana, un proceso que no es perceptible inicialmente.
Para la detección de estas aminas, el biosensor también se basa en soportes de dióxido de silicio, pero en lugar de anticuerpos, se inmoviliza la enzima Diamina Oxidasa, la cual reconoce específicamente estas moléculas tóxicas. El investigador del Cuerpo Académico “Biotecnología Ambiental” probó este sistema exitosamente en condiciones de laboratorio y posteriormente en alimentos como quesos (añejo, azul y gouda), salmón y tilapia. Al colocar el dispositivo en una extracción acuosa de los alimentos contaminados, se observa un cambio de color en la muestra, indicando el reconocimiento de las aminas biógenas: cuanto más oscura la muestra, mayor la contaminación; cuanto más clara, menos toxinas.
El académico de la Facultad de Ciencias Biológicas también desarrolla biosensores con soportes de dióxido de silicio para la detección de Brucella spp., con una arquitectura similar a la de P. aeruginosa, cambiando únicamente el crosslinker y el anticuerpo.
El Dr. Caso Vargas, quien cuenta con un doctorado en Biotecnología por el IPN e integra el Sistema Nacional de Investigadoras e Investigadores, lleva a cabo su trabajo en colaboración con varios especialistas. Entre ellos se encuentran la doctora Norma Elena Rojas Ruiz (ICUAP); la doctora Leslie Arcila Lozano (Investigadora por México, comisionada al Centro de Investigación en Biotecnología Aplicada del IPN) en la detección con nanopartículas de oro; y los doctores Edith Chávez Bravo (ICUAP) y Efraín Rubio Rosas (DITCo) en la investigación de Brucella spp.. Además, desarrolla sensores electroquímicos para la detección de histamina, la amina biógena más potente, utilizando “polímeros con huella molecular”, en colaboración con los doctores Walter Torres Hernández (Colombia) y Harold Díaz Segura.
