La principal novedad que presenta este sistema nanoestructurado es que permite medir compuestos contaminantes que otro tipo de sensores no eran capaces de mostrar hasta ahora.
"Con esta patente intentamos proporcionar un método de medida de
contaminantes que sea asequible a las pequeñas y medianas empresas del
sector agroalimentario y medioambiental para que puedan llevar un
seguimiento de la calidad de sus aguas por sí mismos, tanto de las que
les llegan como de las que vierten sus productos", señala la directora
del grupo de Química Física de Fases Condensadas e Interfases.
La principal novedad que presenta este sistema nanoestructurado es que
permite medir compuestos contaminantes que otro tipo de sensores no
eran capaces de mostrar hasta ahora, facilitando una mayor selectividad
en su rastreo. Es el caso del diurón, utilizado como pesticida para
olivares y cítricos sobre todo en Andalucía, imposible de detectar por
otros métodos y caracterizado porque puede resultar tóxico y acumularse
en la cadena trófica por su cualidad de adherirse a los tejidos grasos
(lipófilo).
El procedimiento desarrollado por
estos investigadores consiste en la elaboración de sensores diseñados a
partir de nanopartículas metálicas -de plata, oro, cobre, aluminio o
paladio- para la detección de compuestos orgánicos, a través de lo que
se conoce como técnicas de análisis mediante Espectroscopías
Amplificadas en Superficie (que permiten amplificar las señales de los
espectros de Raman e Infrarrojo de una sustancia al depositarla sobre
determinadas superficies metálicas nanoestructuradas). La peculiaridad
de este sistema reside en la morfología y funcionalización de las
nanopartículas, configuradas para depositarse sobre sustratos de
vidrio, papel o algodón, dando lugar a los denominados sustratos
metálicos o nanosensores.
"Para hacer el
sensor, depositamos sobre un sustrato adecuado las nanopartículas
metálicas, y sobre éstas el analito, la muestra que queremos medir",
señala la investigadora. De esta manera, al introducir el nanosensor
con la muestra en el espectrómetro Raman, las nanopartículas actúan
como pequeñas antenas y amplifican la señal del espectro de la muestra,
permitiendo la detección de cantidades traza (cantidades extremadamente
pequeñas) del compuesto, que proporcionan una huella dactilar del
mismo. "Es imprescindible que la muestra tenga afinidad por la
nanopartícula para poder medirla, de lo contrario, ésta no se acercaría
lo suficiente como para amplificar el campo y poder registrar el
espectro", advierte Zaderenko.
"Las
nanopartículas metálicas (en este caso de oro, plata o cobre...) son
capaces de amplificar los campos electromagnéticos que inciden en
ellas; por tanto, cuando se les deposita la muestra que se quiere
medir, la señal de su espectro se ve amplificada y permite la detección
de cualquier tipo de moléculas, orgánicas e inorgánicas, aunque se
encuentren en bajas concentraciones", apunta Zaderenko.
Hasta el momento, el análisis de determinados pesticidas y plaguicidas
sólo era posible a través de técnicas de cromatografía acoplada a
espectrometría de masas de alta resolución, técnica combinada que
permite la separación e identificación de muestras complejas, pero de
un elevado coste, por el laborioso trabajo de preparación de las
muestras. Por el contrario, el uso de las espectroscopias Raman e
Infrarroja no requiere preparación de muestras y supone una alternativa
al método tradicional si se le aplican estos sustratos metálicos
nanoestructurados o nanosensores.
Técnica más accesible
Entre las ventajas fundamentales que aporta este sistema, la directora
del grupo destaca "su sencillez y su capacidad para medir una gran
variedad de compuestos y sustancias tóxicas de difícil detección
gracias a la funcionalización que le damos a las nanopartículas para
construir el sensor". Asimismo, el equipo necesario para el análisis de
las muestras, como el espectrómetro Raman o el infrarrojo, resulta
"asequible" para pequeñas y medianas empresas y, a diferencia del
cromatógrafo de gases, no requieren costes de mantenimiento ni
preparación de las muestras.
La rapidez para
analizar las muestras, unida a su elevada sensibilidad y selectividad
para detectar diversos tipos de contaminantes orgánicos, hacen de esta
técnica "un atractivo reclamo para empresas del sector agroalimentario
como las de olivares y cítricos, y medioambiental por su utilidad en el
análisis de aguas -para estudiar la contaminación de ríos, lagos y
acuíferos- y cultivos –para detectar pesticidas como el diurón-".
El desarrollo de esta patente ha resultado posible gracias a la
financiación recibida del Ministerio de Medio Ambiente, la
Confederación Hidrográfica del Guadalquivir y el proyecto de excelencia
Desarrollo de materiales más eficaces para la captura y conversión de
gases de efecto invernadero incentivado por la Consejería de Economía,
Innovación y Ciencia de la Junta de Andalucía.