Fuente: Mariola Norte / Programa para la Formación de Monitores en Materia de Divulgación del Conocimiento.

El equipo de investigación de nanotecnología del grupo de Química Física de Fases Condensadas e Interfases de la Universidad Pablo de Olavide, coordinado por la investigadora Ana Paula Zaderenko, ha patentado un procedimiento de obtención de nanopartículas de metales para su empleo en la fabricación de sensores, capaces de detectar contaminantes orgánicos persistentes como los pesticidas. La financiación recibida del Ministerio de Medio Ambiente, la Confederación Hidrográfica del Guadalquivir y el proyecto de excelencia Desarrollo de materiales más eficaces para la captura y conversión de gases de efecto invernadero, incentivado con 297.668 euros por la Consejería de Economía, Innovación y Ciencia de la Junta de Andalucía, han contribuido al desarrollo de la patente.

“Con esta investigación intentamos proporcionar un método de medida de contaminantes que sea asequible a las pequeñas y medianas empresas del sector agroalimentario y medioambiental, para que puedan llevar un seguimiento de la calidad de sus aguas por sí mismos, tanto de las que les llegan como de las que vierten sus productos”, señala la investigadora de la Olavide Ana Paula Zaderenko.

La principal novedad que presenta este sistema nanoestructurado es que facilita la detección de contaminantes que otro tipo de sensores no eran capaces de mostrar, permitiendo medir esos compuestos. El ejemplo más significativo es el caso del diurón, imposible de detectar hasta el momento , utilizado como pesticida para olivares y cítricos que puede resultar tóxico y acumularse en la cadena trófica por su cualidad de adherirse a los tejidos grasos (lipófilo).

El procedimiento desarrollado por estos investigadores consiste en la elaboración de sensores diseñados a partir de nanopartículas metálicas -de plata, oro, cobre, aluminio o paladio- para la detección de compuestos orgánicos, a través de lo que se conoce como técnicas de análisis mediante Espectroscopías Amplificadas en Superficie Raman e infrarrojo. Éstas permiten amplificar las señales de los espectros de una sustancia al depositarla sobre determinadas superficies metálicas nanoestructuradas. La peculiaridad de este sistema reside en la morfología y funcionalización de las nanopartículas, configuradas para depositarse sobre sustratos de vidrio, papel o algodón, dando lugar a los denominados sustratos metálicos o ‘nanosensores’.

Espectrómetro Raman

“Para hacer el sensor, depositamos sobre un sustrato adecuado las nanopartículas metálicas, y sobre éstas el analito, la muestra que queremos medir”, señala la investigadora. De esta manera, al introducir el nanosensor con la muestra en el espectrómetro Raman, las nanopartículas actúan como pequeñas antenas y amplifican la señal del espectro de la muestra, permitiendo la detección de cantidades traza (cantidades extremadamente pequeñas) del compuesto, que proporcionan una huella dactilar del mismo. “Es imprescindible que la muestra tenga afinidad por la nanopartícula para poder medirla, de lo contrario, ésta no se acercaría lo suficiente como para amplificar el campo y poder registrar el espectro”, advierte Zaderenko.

Hasta el momento, el análisis de determinados pesticidas y plaguicidas sólo era posible a través de técnicas de cromatografía acoplada a espectrometría de masas de alta resolución, un método de elevado coste que requiere un laborioso trabajo de preparación de muestras. Por el contrario, según destaca la investigadora, el uso de la espectroscopia Raman supone una alternativa al método tradicional si se le aplican estos sustratos metálicos nanoestructurados o ‘nanosensores’.

Técnica más accesible

Entre las ventajas fundamentales que aporta este sistema, la directora del grupo destaca su sencillez y su capacidad para medir una gran variedad de compuestos y sustancias tóxicas de difícil detección “gracias a la funcionalización que le damos a las nanopartículas para construir el sensor”. Asimismo, el equipo necesario para el análisis de las muestras, como el espectrómetro Raman o el infrarrojo, resulta “asequible” para pequeñas y medianas empresas y, a diferencia del cromatógrafo de gases, no requieren costes de mantenimiento ni preparación de las muestras.

La rapidez para analizar las muestras, unida a su elevada sensibilidad y selectividad para detectar diversos tipos de contaminantes orgánicos, hacen de esta técnica “un atractivo reclamo para empresas del sector agroalimentario (olivares y cítricos) y medioambiental”. Su utilidad queda manifiesta en el análisis de aguas para estudiar la contaminación de ríos, lagos y acuíferos, y también en cultivos para la detección de pesticidas como el diurón.

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La investigadora de la Olavide, Ana Paula Zaderenko

Espectrómetro Raman

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Ana Paula Zaderenko

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