Desarrollo de plataformas para la detección de pesticidas empleando espectroscopias SERS y SPR

Abstract

En la actualidad, la agricultura se apoya en el uso de sustancias químicas con la finalidad de incrementar la producción. Los pesticidas o plaguicidas forman parte de estas sustancias y son empleados con la intención de prevenir, repeler o combatir diferentes plagas, incluyendo especies de plantas y animales indeseadas. Estos compuestos pueden ser utilizados tanto en el proceso de producción como en el almacenamiento o transporte de los alimentos. A pesar de que los pesticidas han sido diseñados específicamente para atacar a las especies que se desea combatir, es bien conocido que representan un riesgo potencial para el medio ambiente y todas las especies que en él coexisten, incluyendo al ser humano. Si bien la toxicidad aguda de la mayoría de los pesticidas utilizados se encuentra reportada de manera precisa y completa, no ocurre lo mismo con la toxicidad crónica de estos compuestos, conocimiento fundamental para la salud pública. En la literatura existen numerosos reportes sobre la acumulación de pesticidas en órganos y tejidos del cuerpo humano. Sin embargo, existe una escasa información sobre el comportamiento de los pesticidas a nivel biomolecular en la superficie de las células. La presencia de pesticidas en alimentos, aun en concentraciones muy bajas, podría representar un riesgo para la salud humana. Por lo tanto, es fundamental el desarrollo de nuevas técnicas para la determinación cualitativa y cuantitativa de estas sustancias contaminantes en el medio ambiente y alimentos. En los últimos años, la espectroscopia Raman intensificada por fenómenos de superficies (SERS del inglés Surface-Enhanced Raman Spectroscopy) ha surgido como una metodología promisoria para estas determinaciones, ya que presenta varias ventajas en comparación con las técnicas cromatográficas tradicionales, como la rapidez en la determinación, protocolos simples de medida, mediciones in situ, bajo costo, bajo límite de detección, portabilidad y que es un método no destructivo .Otro método utilizado para la detección de sustancias y contaminantes es la espectroscopia de resonancia de plasmones superficiales (SPR del inglés: Surface Plasmon Resonance), que permite visualizar en tiempo real la interacción entre la superficie de un chip sensor y una sustancia en fase móvil.La superficie del chip se puede modificar con un agente de biorreconocimiento específico para evaluar interacciones deseadas, y la detección se produce por cambios en el índice de refracción en el medio cercano a la superficie del chip, generalmente una superficie de oro. En este trabajo final se realiza un enfoque integrado de la problemática anteriormente mencionada, ya que por un lado se plantea el desarrollo de técnicas de detección ultrasensible de pesticidas empleando la espectroscopia SERS y por otro, la interacción de los pesticidas Thiram y 2,4-D con modelos de membranas celulares mediante espectroscopia SPR. Los objetivos específicos planteados en la realización de este trabajo final fueron: • Desarrollar sustratos SERS en base a AgNPs para ser empleados en la detección de los pesticidas seleccionados. • Evaluar los límites de detección para los pesticidas seleccionados empleando los sustratos SERS desarrollados. • Preparar y caracterizar SLBs compuestas por un único fosfolípido. • Evaluar en tiempo real la interacción entre las SLBs y los pesticidas seleccionados a través de espectroscopia SPR. Además, realizar ensayos cuantitativos de los pesticidas remanentes en las SLBs.