El grupo de investigación de la Universidad Pablo de Olavide, dirigido por la investigadora Ana Paula Zaderenko, ha patentado un nuevo procedimiento de obtención de nanopartículas de metales que permite fabricar sensores capaces de detectar contaminantes orgánicos como los pesticidas.

“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.