Notas de prensa
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Nanopartículas de oro para detectar gases nerviosos y pesticidas
Las investigaciones del centro vasco CIC biomaGUNE podrían aplicarse tanto a la industria de defensa como a la agroalimentaria
Se han desarrollado dos métodos de detección que combinan los campos de la biología y la nanotecnología
Se prueba por primera vez que las enzimas son capaces de cambiar la forma de nanopartículas semiconductoras y metálicas
Bilbao, 12 de marzo de 2014. Los gases nerviosos son compuestos químicos que contienen organofosfatos capaces de colapsar el mecanismo mediante el cual el sistema nervioso envía mensajes a los órganos del cuerpo. Pues bien, los gases nerviosos que se emplean tanto en armas químicas de destrucción masiva como en los pesticidas de la industria agraria, tienen algo en común: cuando penetran en el organismo de una persona, afectan a la comunicación entre neuronas.
“Estas sustancias inhiben una enzima llamada acetilcolinesteresa, indispensable para la transmisión neuronal, de modo que afectan de manera severa al sistema nervioso y resultan mortales en cantidades muy pequeñas”, afirma el investigador de CIC biomaGUNE Dr. Valery Pavlov, quien ha desarrollado dos métodos capaces de detectar tanto gases nerviosos como pesticidas gracias a sendas investigaciones basadas en la actividad de la mencionada enzima.
Ambas investigaciones, que han sido publicadas en las prestigiosas revistas científicas NanoToday y The Analyst, son fruto de más de diez años de trabajo a cargo de Valery Pavlov, primero en la Universidad Hebrea de Jerusalén como investigador post-doctoral y desde hace siete años en CIC biomaGUNE, donde ha contado también con la colaboración de otros investigadores del centro de investigación con sede en San Sebastián.
En este sentido, es la primera vez que se ha podido demostrar que las enzimas son capaces de cambiar la forma de nanopartículas semiconductoras y metálicas.
El primero de los dos métodos de detección realizados por el equipo de Pavlov consiste en el desarrollo de sensores basados en nanopartículas de oro, capaces de detectar cambios en la actividad de la acetilcolinesterasa. Aunque el sistema desarrollado no es capaz de determinar la sustancia nerviosa concreta que ha afectado al sistema nervioso, gracias al uso de diversas nanopartículas de oro (nanocilindros, nanoesferas y nanocubos), el método muestra en una escala de colores el grado de inhibición de la enzima.
Este sistema está basado en la relación entre el tamaño y la forma de las nanopartículas de oro con la actividad enzimática, ya que si alguna sustancia inactiva la enzima, las nanopartículas de oro cambian de forma.
El segundo método, por su parte, está centrado en la detección de una sustancia llamada tiocolina. Para ello, el equipo de CIC biomaGUNE ha ideado un método que emplea pequeñas partículas de semiconductores en forma de nanoesferas de entre 2 y 3 nanómetros que se ven afectadas cuando la acetilcolinesteresa produce tiocolina. La inhibición de la enzima resulta en un cambio en la fluorescencia característica de las nanopartículas, que permite la detección.
Aunque todavía no se ha iniciado una aplicación industrial de ninguno de los dos métodos, estos dos novedosos sistemas de detección abren importantes posibilidades de aplicación en, entre otros, el ámbito de la seguridad (detección de los gases nerviosos) o el de la industria alimentaria (desarrollo de test para prevenir la presencia de pesticidas en alimentos).
Una de las principales ventajas de los métodos desarrollados por CIC biomaGUNE consiste en que, a diferencia de otros métodos como la cromatografía, éstos están concentrados en las consecuencias químicas de los gases nerviosos y los pesticidas en el sistema nervioso, por lo que no están pensadas para detectar compuestos desconocidos. Es decir, estos sistemas serán capaces de detectar incluso gases nerviosos o pesticidas de nueva fabricación.
“Estas sustancias inhiben una enzima llamada acetilcolinesteresa, indispensable para la transmisión neuronal, de modo que afectan de manera severa al sistema nervioso y resultan mortales en cantidades muy pequeñas”, afirma el investigador de CIC biomaGUNE Dr. Valery Pavlov, quien ha desarrollado dos métodos capaces de detectar tanto gases nerviosos como pesticidas gracias a sendas investigaciones basadas en la actividad de la mencionada enzima.
Ambas investigaciones, que han sido publicadas en las prestigiosas revistas científicas NanoToday y The Analyst, son fruto de más de diez años de trabajo a cargo de Valery Pavlov, primero en la Universidad Hebrea de Jerusalén como investigador post-doctoral y desde hace siete años en CIC biomaGUNE, donde ha contado también con la colaboración de otros investigadores del centro de investigación con sede en San Sebastián.
En este sentido, es la primera vez que se ha podido demostrar que las enzimas son capaces de cambiar la forma de nanopartículas semiconductoras y metálicas.
El primero de los dos métodos de detección realizados por el equipo de Pavlov consiste en el desarrollo de sensores basados en nanopartículas de oro, capaces de detectar cambios en la actividad de la acetilcolinesterasa. Aunque el sistema desarrollado no es capaz de determinar la sustancia nerviosa concreta que ha afectado al sistema nervioso, gracias al uso de diversas nanopartículas de oro (nanocilindros, nanoesferas y nanocubos), el método muestra en una escala de colores el grado de inhibición de la enzima.
Este sistema está basado en la relación entre el tamaño y la forma de las nanopartículas de oro con la actividad enzimática, ya que si alguna sustancia inactiva la enzima, las nanopartículas de oro cambian de forma.
El segundo método, por su parte, está centrado en la detección de una sustancia llamada tiocolina. Para ello, el equipo de CIC biomaGUNE ha ideado un método que emplea pequeñas partículas de semiconductores en forma de nanoesferas de entre 2 y 3 nanómetros que se ven afectadas cuando la acetilcolinesteresa produce tiocolina. La inhibición de la enzima resulta en un cambio en la fluorescencia característica de las nanopartículas, que permite la detección.
Aunque todavía no se ha iniciado una aplicación industrial de ninguno de los dos métodos, estos dos novedosos sistemas de detección abren importantes posibilidades de aplicación en, entre otros, el ámbito de la seguridad (detección de los gases nerviosos) o el de la industria alimentaria (desarrollo de test para prevenir la presencia de pesticidas en alimentos).
Una de las principales ventajas de los métodos desarrollados por CIC biomaGUNE consiste en que, a diferencia de otros métodos como la cromatografía, éstos están concentrados en las consecuencias químicas de los gases nerviosos y los pesticidas en el sistema nervioso, por lo que no están pensadas para detectar compuestos desconocidos. Es decir, estos sistemas serán capaces de detectar incluso gases nerviosos o pesticidas de nueva fabricación.
