Diseñan biosensores con propiedades fluorescentes a partir del cangrejo rojo del Guadalquivir

Los convierte en detectores «rápidos y precisos» de sustancias contaminantes en procesos de elaboración alimentaria o farmacéutica

El Correo /

Sevilla /

15 jun 2015 / 13:06 h.

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Investigadores del Grupo Carbohidratos de Interés Biológico (farmacológico) y Tecnológico de la Universidad de Sevilla (US) han obtenido biomateriales fluorescentes a partir de los caparazones y residuos del cangrejo rojo del Guadalquivir.

Según ha explicado la Fundación Descubre en una nota, la fluorescencia los convierte en sensores «rápidos y precisos» para detectar sustancias contaminantes en procesos de elaboración alimentaria o para «iluminar» el interior de las células y hacerlas visibles al microscopio electrónico.

Los expertos obtienen la materia prima de las fábricas procesadoras de crustáceos que generan un importante volumen de efluentes líquidos y residuos sólidos que no suelen reciclarse. En concreto, se trata de quitosano, procedente del caparazón del cangrejo, al que los investigadores insertan otros compuestos para conseguir fluorescencia.

«El quitosano es un biopolímero de cadena larga, es decir, como una camisa o una prenda con multitud de ojales donde podemos abrochar muchos botones, o sustancias, que le confieran las propiedades precisas que deseamos», indica la investigadora responsable de la US, Francisca Cabrera, quien añade que, para ello, han usado aldehídos aromáticos, que son una clase de sustancias entre las que se encuentran, por ejemplo, la vainilla o el aldehído cinámico, responsables del olor y sabor de la vainilla y de la canela.

De esta forma, los expertos consiguen biomateriales con fluorescencia, una característica «útil» para diseñar sensores «sensibles» capaces de detectar concentraciones «muy pequeñas» de ciertas sustancias, a la vez que resultan «muy rápidos», porque se iluminan «al instante».

«Algo es fluorescente porque toma la luz ultravioleta y la devuelve en un espectro visible para el ojo humano de forma inmediata, además con colores distintos. El color es crucial porque nos aporta pistas de qué sustancias están modificándose a pesar de encontrarse en cantidades pequeñas», precisa.

Estas ventajas cuentan con aplicaciones en distintos campos. Por un lado, la detección de sustancias que se generan en la elaboración de productos alimentarios o farmacéuticos y que pueden ser «nocivas para la salud». En este sentido, Cabrera apunta que uno de los sensores que desarrollan es «muy sensible» a la presencia de ciertos disolventes orgánicos, como el diclorometano, y puede emplearse para detectar su presencia en procesos industriales o en laboratorio.

Otra de las áreas de aplicación de estos sensores es la imagen médica. El quitosano es biocompatible, es decir, puede traspasar las membranas de las células sin que éstas lo rechacen. En el caso de los nuevos materiales diseñados por los investigadores sevillanos, la fluorescencia permite observar las células al microscopio electrónico. «Es como llevar una lámpara a las células, pero de forma discreta, porque no puede interferir en sus procesos internos y debe ser aceptada por ésta», recalca.

DEL CANGREJO AL SENSOR FLUORESCENTE

Los expertos obtienen a partir de los residuos del cangrejo rojo del Guadalquivir el quitosano, lo purifican y lo utilizan para elaborar biomateriales. Le añaden para ello aldehídos aromáticos, compuestos que, por ejemplo, confieren el olor y sabor a la canela o a la vainilla. Los nuevos derivados de quitosano muestran un comportamiento fluorescente estable.

Los investigadores aplicaron «con éxito» su método para lograr la reacción simultánea de varios aldehídos con el quitosano, obteniendo biomateriales con propiedades fisicoquímicas ‘a la carta’ para aplicarlas en la detección de sustancias y como vehículos para llevar la fluorescencia a las células. Así lo describen en su artículo ‘Fluorescent imino and secondary amino chitosans as potential sensing biomaterials’, publicado en la revista Carbohydrate Polymers.

Además de estas posibilidades de aplicación, los expertos ven en sus sensores químicos una vía para «reutilizar» de forma «sostenible» un residuo. «En los restos del cangrejo hay hasta un 13 por ciento de quitina, precursora del quitosano, una materia prima muy valiosa, que podría dar salida a los cerca de 8.000 kilogramos por día de residuos húmedos que se generan durante los 60 días de duración de la campaña de producción anual, según datos de las industrias cangrejeras», señala Cabrera.

El estudio se enmarca en el proyecto de excelencia ‘Aprovechamiento y Valorización de Residuos Industriales Agroalimentarios de Cangrejo Procambarus Clarkii de Marismas del Guadalquivir por Transformación en Quitosano y Derivados de Alto Valor Añadido’ financiado por la Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo de la Junta de Andalucía.