La sospecha de presencia de toxinas en el agua potable, el paté de hígado, o incluso en el aire, es una preocupación seria. Por lo tanto, la capacidad de proporcionar pruebas confiables e inmediatas para que las autoridades puedan tomar las medidas apropiadas, o tranquilizar a los ciudadanos después de una falsa alarma, es crucial.

Sin embargo, muchas sustancias tóxicas son extremadamente difíciles de rastrear, por eso, junto con sus colegas israelíes, el profesor Anders Kristensen del departamento de nanotecnología de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) y su grupo de investigación han inventado un sensor que hace que las bacterias se iluminen cuando se exponen a toxinas.

El método emplea un chip nanofotónico en el que se han colocado bacterias coliformes genéticamente modificadas, lo que hace que las bacterias emitan una luz tenue cuando se exponen a ciertas sustancias tóxicas. Las bacterias, que pueden ‘codificarse’ para controlar diferentes toxinas, son por lo tanto muy específicas. En el pasado, el problema ha sido que la luz tenue emitida por las bacterias modificadas fue fácilmente ‘ahogada’ por la luz débil irradiada por todas las otras bacterias que las rodean.

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La invención de Anders Kristensen es innovadora porque aísla las bacterias utilizadas como detectores, es decir, las bacterias que los investigadores quieren ver.

Explica que al grabar un canal triangular en un cristal de silicio, oxidarlo para que el cristal adquiera una superficie de vidrio y finalmente recubrirlo con una delgada película de aluminio, hace posible aislar la luz de las bacterias coliformes individuales.

En términos prácticos, esto implica hacer un pequeño surco de solo unos pocos micrómetros de ancho y luego concentrar la luz de las bacterias ‘correctas’ en el surco. Este método produce una imagen más limpia que es más fácil de leer.

Cuando las bacterias coliformes genéticamente modificadas se exponen a sustancias tóxicas (marcadas con azul), la estimulación química puede desencadenar la producción de proteínas fluorescentes verdes.

Como mirar las estrellas en el campo

Contextualizando sus resultados, Anders Kristensen usa la comparación entre mirar las estrellas en una noche fría de invierno en el campo con mirar las estrellas desde una plaza en el centro de Copenhague.

Cuando no hay otras fuentes de luz ambiental, la imagen es significativamente más fuerte, lo que hace que el nuevo método sea interesante, explica.

“Un desafío importante ha sido aumentar la luz lo suficiente como para garantizar una medición precisa. Ahora hemos resuelto este desafío atrapando las bacterias individuales en un surco en forma de V de tres micrómetros de ancho. Aquí, las bacterias manipuladas emiten una luz tenue si entran en contacto con ciertas sustancias tóxicas «.

Colaboración con Israel

El sensor es el resultado de una colaboración entre investigadores daneses de DTU y colegas de investigación en Israel.

El profesor Shimson Belkin y su grupo de investigación en la Universidad Hebrea de Jerusalén han modificado la bacteria, mientras que el profesor Uriel Levy y su grupo de investigación han diseñado el sensor y llevado a cabo las mediciones del sensor.

Posteriormente, DTU produjo el diseño final y fabricó el chip que lo alberga todo.

En principio, las bacterias pueden ‘codificarse’ para emitir luz si han estado en contacto con casi cualquier cosa, y los investigadores pueden crear combinaciones que examinen diferentes productos químicos que contienen varios elementos, por ejemplo, explosivos con varios elementos químicos que deben estar presentes al mismo tiempo.

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Parte del IOT (Internet de las cosas)

El uso posterior del sensor ahora debe investigarse con más detalle”, explica Anders Kristensen, quien, sin embargo, está encantado de haber logrado la ‘prueba de principio’, es decir, se aseguró de que la tecnología, como tal, funciona.

Usando la tecnología, es relativamente simple y económico producir pequeños chips que pueden rastrear una amplia gama de sustancias y así proteger los alimentos y el agua potable, o rastrear sustancias tóxicas. La tecnología también proporciona resultados fácilmente legibles que no requieren microscopios avanzados.

“Por supuesto, estamos rodeados de sensores. Es parte de esta tendencia con Internet de las cosas, donde se mide todo y luego se analiza. Por ejemplo, las compañías de producción vigilan todo para explotar los recursos de la manera más eficiente posible, y aquí la tecnología tiene un gran potencial”, dice.