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.
Las nanopartículas superparamagnéticas de Fe₃O₄ se seleccionaron por su alta conductividad eléctrica, estabilidad química y excelente rendimiento electroquímico. En particular, las partículas de Fe₃O₄ presentan buena biocompatibilidad, alta capacidad de adsorción para sustancias orgánicas como el CAP en alimentos y un bajo costo de producción.
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 tres electrodos con tres funciones (trabajo, comparación y referencia). El dispositivo se basa en el principio de la interacción de sensores electroquímicos con antibióticos. Los cambios en esta interacción se registrarán en el sistema de medición electroquímica.
Específicamente, las nanopartículas superparamagnéticas de Fe₃O₄ del electrodo de trabajo del sensor interactuarán con el antibiótico CAP en la muestra de alimento. En cuanto se produce la interacción, los parámetros electroquímicos y la resistencia del sensor cambian. Este cambio se registra y se introduce en el sistema de medición y control.
Mediante dispositivos de medición y métodos de análisis de señales, los valores medidos por el sensor se procesan y analizan, determinando así los residuos de antibióticos CAP en muestras de alimentos. El tiempo de análisis suele ser de 3 a 5 minutos.
Para su uso, se preparan y procesan muestras de alimentos, como carne, mariscos, etc., para su análisis. A continuación, la muestra se introduce en un sensor electroquímico conectado a un 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 añadió que para aplicar este dispositivo con tecnología de sensores electroquímicos, es necesario realizar ciertos procedimientos de preparación de muestras. Estos pasos se realizan en el laboratorio.
El equipo de investigación espera que, en el futuro, con el desarrollo tecnológico y la investigación, el producto se transforme en un dispositivo compacto o una tira reactiva. De esta manera, se podrán analizar los residuos de antibióticos en los alimentos en casa sin necesidad de acudir al laboratorio ni de conocimientos especializados. Una vez comercializado, el producto contribuirá al control de la calidad de los alimentos y a la protección de la salud.
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 afirmó que las técnicas de análisis electroquímico sin etiquetas basadas en sensores electroquímicos se consideran una solución potencial gracias a su sencillo proceso de análisis, rápida respuesta, alta sensibilidad y selectividad, y bajo coste de análisis. Los resultados de investigación del grupo son muy prometedores, alcanzando los objetivos establecidos, con un buen potencial de aplicación práctica y con posibilidades de desarrollo continuo.
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 investigando y desarrollando nanomateriales magnéticos para modificar electrodos, optimizar el proceso de fabricación y mejorar las propiedades de los sensores electroquímicos. «Los materiales modificados se probarán con nanomateriales fabricados mediante diferentes métodos, modificando las condiciones tecnológicas para mejorar el rendimiento electroquímico, la sensibilidad y la selectividad para detectar diversos antibióticos y sustancias tóxicas», declaró el Dr. Hong.
Los estudios demuestran que el abuso incontrolado de antibióticos CAP en la ganadería y la agricultura ha provocado que los alimentos aún contengan residuos de antibióticos. El uso prolongado o continuo de alimentos con antibióticos residuales puede causar intoxicación, aplasia de la médula ósea que puede provocar anemia, leucemia y síndrome de Grey, que causa cianosis y colapso circulatorio, y puede causar la muerte, algo común en recién nacidos, especialmente en prematuros.
Bich Thao
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