Estudiantes crean dispositivo para detectar residuos de antibióticos en alimentos

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Aplicando tecnología de sensores electroquímicos, un grupo de estudiantes de la Universidad Tecnológica (VNU) desarrolló un dispositivo que puede determinar residuos de antibióticos en leche, carne, mariscos... en bajas concentraciones.

Desde agosto de 2022, Tran Van Dinh y Nguyen Van Khanh, estudiantes de la clase K65 de la Universidad de Tecnología, han comenzado a investigar el proceso de determinación de residuos del antibiótico cloranfenicol (CAP) en alimentos basándose en técnicas de análisis electroquímico.

Tran Van Dinh, representante del equipo de investigación, dijo que el material utilizado por el equipo en el estudio son nanopartículas superparamagnéticas de Fe3O4, utilizadas para modificar el electrodo del sensor electroquímico, mejorando así el rendimiento y mejorando la señal de detección de residuos de antibióticos CAP en alimentos en bajas concentraciones.

Se seleccionaron nanopartículas superparamagnéticas de Fe3O4 por su alta conductividad eléctrica, estabilidad química y rendimiento electroquímico superior. En particular, las partículas de Fe3O4 tienen buena biocompatibilidad, alta capacidad de adsorción de sustancias orgánicas como CAP en alimentos y bajo costo de producción.

Equipo de investigación en el laboratorio. Foto: NVCC — La curva CV se utiliza para medir la sensibilidad y la señal del sensor cuando el dispositivo electroquímico está conectado a la computadora. Foto: *NVCC*

Bajo la dirección de los profesores, en 7 meses, el equipo de investigación diseñó un dispositivo con tecnología de sensores de 3 electrodos con tres funciones (trabajar, comparar y referenciar). El dispositivo está construido sobre el principio de sensores electroquímicos que interactúan con antibióticos. El cambio en esta interacción se registrará en el sistema de medición electroquímica.

Específicamente, las nanopartículas superparamagnéticas de Fe3O4 en el electrodo de trabajo del dispositivo sensor interactuarán con el antibiótico CAP en la muestra de alimento. Tan pronto como se produce la interacción, los parámetros electroquímicos y resistivos del sensor cambiarán. Este cambio se registra y se introduce en el sistema de medición y control.

A través de dispositivos de medición y métodos de análisis de señales, se procesan y analizan los valores medidos a través del sensor, determinando así los residuos de antibióticos CAP en muestras de alimentos. El tiempo de análisis suele durar entre 3 y 5 minutos.

Para su uso se preparan y procesan muestras de alimentos como carnes, mariscos... para su análisis. A continuación, la muestra de alimento se introduce en el sensor electroquímico conectado al sistema de medición electroquímica, para registrar y procesar la señal.

Como resultado, el dispositivo detectó 5 μm de residuos de CAP en muestras de leche y 25 μm en muestras de carne, junto con algunas otras muestras de alimentos como camarones, pescado, fuentes de agua... El residuo de antibiótico permitido en la mayoría de los alimentos comunes es de 0,3 μm.

Dinh agregó que para aplicar este dispositivo de tecnología de sensor electroquímico, es necesario realizar algunos procesos de preparación de muestras. Estos pasos se realizan en el laboratorio.

El equipo de investigación espera que en el futuro, con el desarrollo de la tecnología y más investigaciones, el producto se mejore y se convierta en un dispositivo compacto o una tira de prueba. Desde allí, las personas pueden comprobar los residuos de antibióticos en los alimentos en casa sin necesidad de acudir a un laboratorio o tener conocimientos especiales. Al comercializarse el producto contribuirá a controlar la calidad de los alimentos y a proteger la salud de las personas.

La Dra. Nguyen Thi Minh Hong, profesora de la Facultad de Ingeniería Física y Nanotecnología de la Universidad de Tecnología, evaluó que, en la actualidad, el análisis y la determinación de residuos de antibióticos tóxicos a menudo se llevan a cabo mediante varios métodos, como cromatografía de capa fina, electroforesis capilar, ensayo inmunoabsorbente, biosensores ópticos... A pesar de su alta eficiencia, sensibilidad y muchas otras ventajas, la mayoría de estos métodos no se pueden aplicar directamente para detectar antibióticos, porque requieren operaciones complejas y procesos de implementación, altos costos, consumen mucho tiempo y requieren muchas condiciones durante la preparación de la muestra.

El Dr. Hong dijo que las técnicas de análisis electroquímico sin etiquetas basadas en sensores electroquímicos se consideran una solución potencial gracias a su proceso de análisis simple, respuesta rápida, alta sensibilidad y selectividad y bajo costo de análisis. Los resultados de investigación del grupo son muy positivos, alcanzando los objetivos planteados, teniendo una buena aplicabilidad práctica y pudiendo seguir desarrollándose.

Sugirió que el tema de investigación del grupo de estudiantes podría ayudar a las unidades, autoridades y empresas a aplicarlo en el rastreo y control de la calidad de los alimentos.

Actualmente, el equipo de investigación continúa realizando más investigaciones y desarrollando nanomateriales magnéticos para modificar electrodos, optimizar el proceso de fabricación y mejorar las propiedades de los sensores electroquímicos. "Los materiales utilizados para la modificación se probarán con nanomateriales fabricados mediante diferentes métodos, modificando las condiciones tecnológicas para mejorar la eficiencia electroquímica, la sensibilidad y la selectividad para detectar diversos antibióticos y sustancias tóxicas", explicó el Dr. Hong.

Los estudios muestran que el abuso incontrolado de antibióticos CAP en la ganadería y la agricultura ha llevado a una situación en la que los alimentos todavía contienen residuos de antibióticos. El uso prolongado de alimentos con antibióticos residuales o su uso continuo puede producir intoxicación en el organismo, aplasia de médula ósea que produce anemia, leucemia y síndrome de Grey que causa cianosis, colapso circulatorio y puede causar la muerte, comúnmente observado en recién nacidos, especialmente en prematuros.

Bich Thao

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