Skip to main content

Biosensors, Reporters and Algal Autonomous Vessels for Ocean Operation

Article Category

Article available in the folowing languages:

¿Podría un conjunto de biosensores contribuir a la detección precisa de una amplia gama de contaminantes marinos?

Los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea BRAAVOO han diseñado un dispositivo para detectar toxinas en los océanos combinando novedosos biosensores. El sistema desarrollado es capaz de identificar una gran variedad de compuestos in situ, desde antibióticos a metales pesados.

Cambio climático y medio ambiente
Alimentos y recursos naturales

El ser humano creía hasta hace poco que la inmensidad de los océanos les permitía absorber sin ningún problema todo tipo de deshechos, incluyendo entre otros vertidos de petróleo, residuos tóxicos y plásticos, pero hoy día es patente que la contaminación de los ecosistemas marinos constituye un problema acuciante. «Para desarrollar sensores destinados a detectar toxinas contaminantes en el medio marino, el problema actual consiste en decidir qué compuestos evaluar de los miles que acaban en los mares», comenta el profesor de microbiología Jan van der Meer, coordinador del proyecto BRAAVOO en la Universidad de Lausana (Suiza). «Nuestro proyecto decidió seleccionar una serie de contaminantes comunes para los que no se disponía aún de técnica de análisis sencilla». BRAAVOO ha desarrollado un dispositivo único que utiliza sensores biológicos, que emplean toda una serie de tecnologías diferentes que permiten identificar simultáneamente antibióticos, toxinas procedentes de floraciones de algas, compuestos químicos disruptores del sistema endocrino procedentes de pinturas, compuestos derivados del petróleo y metales pesados tóxicos. El consorcio formado por ocho socios del mundo académico y pymes puso el broche final a este proyecto de tres años de duración en 2016. Cada uno de los diferentes módulos del dispositivo de detección fue diseñado por un socio del proyecto y, seguidamente, fueron integrados en el sistema de sensores automatizado final. El dispositivo incluía tres tipos diferentes de sensores, a saber: inmunosensores que usan anticuerpos para detectar moléculas biológicas específicas, biosensores basados en células bacterianas y un sistema para detectar toxinas que emplea reacciones dependientes de la luz que tienen lugar en algas. Concretamente, el sistema de BRAAVOO combina biosensores con una alta especificidad y sensores más generalistas. «Queríamos incluir algunos biosensores que presentan una alta sensibilidad y selectividad por el compuesto, por ejemplo, específicos para un único antibiótico o una única toxina de algas. Sin embargo, el empleo de biosensores con una alta especificidad podría provocar que otras toxinas en el agua no fueran detectadas, por lo tanto, también incluimos biosensores más generalistas que permiten detectar cualquier compuesto con potencial tóxico», explica el profesor van der Meer. Detectar la toxicidad no siempre es fácil ya que no siempre se sabe qué buscar, por tanto el método adoptado por BRAAVOO se basaba en detectar los efectos biológicos de la toxicidad sobre las células en vez detectar únicamente compuestos químicos cuya toxicidad se conoce. En este sentido, el profesor van der Meer comenta: «Examinar la existencia de estrés bacteriano constituye un indicador muy preciso de la presencia en el agua de compuestos tóxicos o combinaciones de compuestos contaminantes que provocarán toxicidad a otros seres vivos». El dispositivo de BRAAVOO incluye tres ingeniosos métodos de detección biológica y su diseño permite instalarlo en una boya marina realizar análisis automáticos de la calidad del agua. Los inmunosensores emplean anticuerpos que se unirán de manera específica a compuestos contaminantes diana. «Aquí, la principal innovación consistió en detectar cambios muy pequeños en el tamaño del complejo de interacción anticuerpo-diana, lo que permitió desarrollar un biosensor miniaturizado», explica el profesor van der Meer. Los sensores bacterianos se basan en células bacterianas liofilizadas que, en contacto con el compuesto químico diana, por ejemplo mercurio o cadmio, emiten bioluminiscencia. La cantidad de luz producida constituye un indicador del nivel de exposición al compuesto químico. El tercer sensor emplea algas marinas inmovilizadas en pequeñas perlas que se exponen a una muestra en una cámara de incubación donde se puede detectar fluorescencia. La prueba del sistema en condiciones reales constituyó un auténtico quebradero de cabeza ya que, según explica el profesor van der Meer: «No podíamos controlar primero el nivel de contaminación presente en el mar». Por tanto, el equipo empleó un mesocosmos, un tanque lo suficientemente grande que simulaba el entorno natural y que fue contaminado de manera artificial. El dispositivo también fue evaluado con éxito frente a la costa de Irlanda. Aunque la falta de fondos impidió el desarrollo de un prototipo del sistema para su comercialización, el sistema de detección de algas está siendo desarrollado actualmente por la empresa italiana Biosensor SRL.

Palabras clave

BRAAVOO, biosensores, biotecnología microbiana, evaluación medioambiental de los océanos, evaluación toxicológica, inmunosensores, bioluminiscencia, fluorescencia, alga

Descubra otros artículos del mismo campo de aplicación