Desarrolla BUAP biosensores para detectar bacterias y toxinas

El doctor Luis Ramiro Caso Vargas, investigador de la Facultad de Ciencias Biológicas de la BUAP, desarrolla biosensores ópticos para detectar bacterias patógenas, como Pseudomonas aeruginosa, con aplicación en entornos hospitalarios, así como Brucella spp., responsable de la brucelosis por consumo de alimentos contaminados, principalmente lácteos. También ha creado biosensores para identificar aminas biógenas, sustancias que pueden desencadenar intoxicaciones alimentarias.

Pseudomonas aeruginosa es una bacteria presente en hospitales (mobiliario, instrumentos quirúrgicos, catéteres e incluso desinfectantes) capaz de causar infecciones severas en personas inmunodeprimidas. Su resistencia a antibióticos y defensas naturales la hacen extremadamente difícil de erradicar. Para identificarla, Caso Vargas diseñó un biosensor usando obleas de dióxido de silicio de 1 cm² (material empleado en microprocesadores), cuya superficie fue modificada químicamente. Esto permitió crear un dispositivo con actividad biológica que inmoviliza y exhibe biomoléculas como biorreceptores, en este caso anticuerpos específicos contra la bacteria.

El ensamblaje del biosensor se logra mediante compuestos químicos que se adhieren a la superficie del silicio en fase gaseosa, formando una primera capa que modifica las propiedades originales. Sobre esta capa se aplica una segunda formada por crosslinkers, que funcionan como puentes para inmovilizar biomoléculas. Finalmente, se fija estreptavidina, capaz de unirse a anticuerpos preparados con biotina, los cuales reconocen la bacteria objetivo.

Para verificar el ensamblaje se emplean técnicas avanzadas como espectroscopía de infrarrojo por transformadas de Fourier (FT-IR), microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía de fluorescencia, que permiten observar la cantidad de bacterias presentes en el sensor. En esta investigación colabora la doctora Norma Elena Rojas Ruiz, del ICUAP, especializada en el aislamiento de microorganismos de diversos ambientes.

Caso Vargas también trabaja en un biosensor basado en nanopartículas de oro, diseñado para detectar Pseudomonas aeruginosa.

“Este sistema es incluso más pequeño que la bacteria. Las nanoesferas de oro fluorescentes se adhieren a anticuerpos específicos, atacando directamente a las bacterias como misiles teledirigidos”, explicó.

Estas nanoesferas están en solución, lo que permite analizar muestras de lugares como tuberías, y la detección se realiza mediante la intensidad de la fluorescencia. Este proyecto se desarrolla en colaboración con la doctora Leslie Arcila Lozano, del Centro de Investigación en Biotecnología Aplicada del IPN.

Para detectar Brucella spp., Caso Vargas ha desarrollado biosensores de dióxido de silicio con arquitectura similar a los de P. aeruginosa, cambiando únicamente los crosslinkers y anticuerpos. En este proyecto participan los doctores Edith Chávez Bravo (ICUAP) y Efraín Rubio Rosas (Dirección de Innovación y Transferencia de Conocimiento, DITCo).

Detección de toxinas en alimentos

Para identificar aminas biógenas, presentes en alimentos en descomposición, el investigador inmoviliza la enzima Diamina Oxidasa en un biosensor de dióxido de silicio. Esta enzima reconoce específicamente estas moléculas. La detección se probó en quesos añejo, azul y gouda, así como en salmón y tilapia. Al colocar el dispositivo en una extracción acuosa de los alimentos contaminados, se observa un cambio de color, que indica la presencia de toxinas: más clara la muestra significa menor contaminación, más oscura, mayor concentración.

Además, Caso Vargas desarrolla sensores electroquímicos mediante polímeros con huella molecular para detectar histamina, la amina biógena más potente. En este trabajo colaboran los doctores Walter Torres Hernández (Universidad del Valle, Colombia) y Harold Díaz Segura, quien realizó una estancia en el laboratorio de Caso Vargas.