Un biosensor para detectar bacterias en alimentos y bebidas con una molécula de aguijón de abejas

AGENCIA FAPESP/DICYT – Una molécula extraída del aguijón de las abejas dio origen a un biosensor que podrá detectar bacterias en alimentos y bebidas de manera más rápida y con un costo menor que el de los métodos tradicionales.

El desarrollo de dicho dispositivo estuvo a cargo de investigadores del Instituto de Física de São Carlos de la Universidad de São Paulo (IFSC-USP), de la estatal Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa) y de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), en Brasil.

“Este biosensor puede detectar bacterias en una muestra sumamente pequeña de alimento o bebida, con una gran sensibilidad y en un tiempo que oscila entre los 10 y los 25 minutos”, dijo Osvaldo Novais de Oliveira Junior, docente del IFSC-USP y coordinador del proyecto.

Con los métodos tradicionales se hace necesario analizar el volumen de masa completo, realizar un seguimiento del crecimiento de las bacterias y proceder al conteo de las unidades que forman la colonia. “Pero este proceso puede tardar entre 24 y 72 horas”, dijo.

Este aparato, que es el resultado del proyecto de posdoctorado de Deivy Wilson Masso en el IFSC-USP, y que contó con beca de la FAPESP - Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo, aparece descrito en un artículo publicado en la revista Talanta.

El dispositivo consiste en una lámina con electrodos de plata –un material conductor de la electricidad– y partículas magnéticas de dimensiones nanométricas (milmillonésimas de metro), recubiertas con melitina. Este péptido, extraído del aguijón de las abejas, interactúa específicamente con las bacterias.

Al introducírselo en una muestra de agua, por ejemplo, las nanopartículas magnéticas recubiertas con melitina atraen y capturan a las bacterias. Al emplear un imán, los microorganismos se concentran en las nanopartículas, que posteriormente se depositan en los electrodos de plata.

La interacción entre las bacterias y las nanopartículas magnéticas recubiertas con melitina depositadas en los electrodos generan una señal eléctrica. La intensidad de dicha señal permite cuantificar a la colonia y detectar qué tipos de microorganismos se encuentran presentes en la muestra analizada.

En casos de alimentos sólidos, basta con una pequeña muestra triturada, homogeneizada y filtrada para realizar el procedimiento, según explicó Novais de Oliveira Junior.

“Este dispositivo es capaz de detectar una cantidad sumamente pequeña de bacterias en la muestra: de una unidad formadora de colonia por mililitro”, dijo el investigador.

Esta alta sensibilidad del biosensor permite detectar una colonia de bacterias distribuida en un alimento o en una bebida en un volumen menor de muestra para su análisis.

Su utilización en hospitales

Los investigadores evaluaron el desempeño del biosensor en la detección de las bacterias Escherichia coli, Staphylococcus aureus y Salmonella typhimurium en muestras de agua potable y de jugo de manzana.

Los resultados de las pruebas indicaron que el dispositivo fue capaz de detectar la concentración de E. coli en una unidad formadora de colonias (UFC/ ml) en el agua potable y en 3,5 UFC/ ml en el jugo de manzana en tan solo 25 minutos.

“Este biosensor puede permitir efectuar una tamización rápida y de bajo costo para controlar la calidad de alimentos y bebidas en supermercados, en restaurantes o en las industrias”, dijo Novais de Oliveira Junior.

De acuerdo con o investigador, la tecnología del biosensor se encuentra en fase de patentado y los materiales son de bajo costo. “No necesitaremos importar ninguno de los elementos del biosensor, cuyo costo final será de tan solo 30 centavos de real aproximadamente”, dijo.

La idea de los investigadores consiste en emplear este dispositivo, con algunas adaptaciones, también para detectar contaminaciones en ambientes hospitalarios tales como enfermerías y quirófanos, y en los instrumentos y equipamientos utilizados en esos ámbitos.

Referencia

Suscriptores de la revista Talanta pueden leer el artículo titulado Electrical detection of pathogenic bacteria in food samples using information visualization methods with a sensor based on magnetic nanoparticles functionalized with antimicrobial peptides (DOI: 10.1016/j.talanta.2018.10.089), de Deivy Wilson, Elsa M. Materón, Gisela Ibáñez-Redín, Ronaldo C. Faria, Daniel S. Correa y Osvaldo N. Oliveira Jr., en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0039914018311342?via%3Dihub.