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Papel bioactivo

El papel bioactivo es un sensor basado en papel que puede identificar varios contaminantes en alimentos y agua. Desarrollado por primera vez en 2009, la investigación sobre el p...

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El papel bioactivo es un sensor basado en papel que puede identificar varios contaminantes en alimentos y agua. Desarrollado por primera vez en 2009, la investigación sobre el papel bioactivo ha continuado y en 2011 recibió una subvención de 5 años por un total de 7,5 millones de dólares canadienses. [ 1 ] Se ha desarrollado a nivel de biosensor , lo que significa que puede detectar pesticidas [ 2 ] pero aún no es capaz de repeler y desactivar toxinas. Sin embargo, su capacidad para detectar peligros potenciales tiene aplicaciones para la salud y la seguridad humanas . [ 3 ] Las ventajas del papel bioactivo son que es simple, portátil, desechable y económico. [ 4 ]

Desarrollo

El papel bioactivo fue desarrollado por la Red Sentinel de Papel Bioactivo de Canadá, un consorcio de investigadores, socios industriales y universitarios, y estudiantes. [ 1 ] La Red tiene su sede en la Universidad McMaster en Hamilton, Ontario , y está dirigida por el Dr. Robert Pelton, director científico, y el Dr. George Rosenberg, director gerente .

John Brennan y su equipo de investigación en la Universidad McMaster desarrollaron el método para crear papel bioactivo imprimiendo biosensores detectores de contaminantes, basados ​​en combinaciones de anticuerpos , enzimas , aptámeros o bacteriófagos , sobre la estructura del papel. [ 1 ] Estas combinaciones se adhieren a patógenos y otros contaminantes, lo que produce una respuesta detectable. Los compuestos químicos biológicamente activos se presentan en forma de una "tinta" que puede imprimirse, recubrirse o impregnarse sobre el papel utilizando los procesos existentes de fabricación de papel e impresión de alta velocidad. Esta tinta se aplica en diferentes capas. Es similar a la que se encuentra en un cartucho de impresora convencional , pero contiene aditivos especiales que la hacen biocompatible .

Está compuesta por nanopartículas de sílice biocompatibles que se depositan primero sobre el papel, y luego se aplica otra tinta que contiene la enzima. El resultado de la biotinta forma una fina película de enzima atrapada en la sílice del papel. [ 5 ] Cuando el papel se expone a una toxina, las moléculas de la tinta cambian de color según la cantidad de toxinas presentes en la muestra.

Aunque el papel bioactivo aún no está disponible para el público, su comercialización está cada vez más cerca. Además, tiene una buena vida útil . Los investigadores afirman que la tira puede utilizarse eficazmente durante al menos dos meses si se almacena correctamente.

Aplicaciones

Una aplicación actual del papel bioactivo puede aplicarse al bioterrorismo y la seguridad alimentaria , ya que puede detectar la acetilcolinesterasa o un agente nervioso . [ 3 ] Con este avance, el papel bioactivo se ha convertido en un producto de interés para el ejército y la industria del embalaje. [ 3 ] Si bien se están realizando esfuerzos para desarrollar más aplicaciones del papel bioactivo, actualmente existen cuatro áreas principales de uso e investigación del papel bioactivo: bioensayos basados ​​en papel o dispositivos analíticos basados ​​en papel para el acondicionamiento de muestras; detección de patógenos para el monitoreo de la calidad de los alimentos y el agua; falsificación y contraalteración en las industrias del embalaje y la construcción; y desactivación de bacterias patógenas mediante papel antimicrobiano. [ 5 ]

Enfermedades transmitidas por los alimentos

En Estados Unidos se producen aproximadamente 76 millones de casos de enfermedades transmitidas por los alimentos cada año, lo que resulta en más de 325 000 hospitalizaciones y 5000 muertes [Mead et al., 1999]. La mayoría de estas enfermedades son causadas por Campylobacter , Salmonella , Escherichia coli O157:H7 y Listeria monocytogenes . Como consecuencia, el gasto médico anual relacionado con estos patógenos supera actualmente los 7000 millones de dólares estadounidenses. La educación del consumidor , junto con la detección fiable y sencilla de patógenos en los alimentos, ofrece el mejor método para reducir drásticamente la frecuencia de estas enfermedades.

El avance más reciente consiste en la capacidad de detectar pesticidas en los alimentos incluso después de haberlos lavado. Esta innovación beneficia a los países en desarrollo , que a menudo utilizan pesticidas prohibidos en sus alimentos por ser más económicos.

contaminación del agua

En los países en desarrollo , el agua suele ser de dudosa calidad, lo que obliga a la población local a recurrir a sistemas de filtración rudimentarios, como el uso de trapos insalubres en un intento infructuoso por obtener agua potable. Este método, obviamente, no es fiable y los resultados rara vez son seguros para el consumo, especialmente después de inundaciones y otros desastres naturales . Imaginemos las ventajas de una tira de papel bioactivo que, al sumergirla en pequeños recipientes de agua, puede eliminar patógenos y proporcionar al usuario una indicación cromática de que el agua es segura para su uso.

Cuidado de la salud

Otro posible uso del papel bioactivo consiste en la creación de mascarillas que protejan a los trabajadores sanitarios mediante la unión activa de los virus y su fijación a la superficie del filtro, impidiendo así que atraviesen los poros del mismo.

Embalaje

Debido a que permite analizar fácilmente ciertos componentes, existe interés en el uso de papel bioactivo en la industria del embalaje. En concreto, las empresas están considerando el papel bioactivo como método para detectar artículos falsificados o manipulados. [ 4 ] Otros usos incluyen la detección de microorganismos o posibles propiedades antimicrobianas. [ 4 ]

Referencias

  1. 1 2 3 "La investigación sobre papel bioactivo recibe financiación adicional para el desarrollo de papel bioactivo" . PaperMoney . 1 de marzo de 2011. Consultado el 1 de marzo de 2018 .
  2. ↑ Kavruk, Murat; Özalp, Veli Cengiz; Öktem, Hüseyin Avni (2013). "Sensor portátil basado en papel bioactivo para cuantificación de pesticidas" . Revista de métodos analíticos en química . 2013 : 1– 8.doi : 10.1155 / 2013/932946 . PMC 3736481 . PMID 23971002 .  
  3. 1 2 3 Pelton, Robert (2009). " El papel bioactivo proporciona una plataforma de bajo costo para diagnósticos" . TrAC Trends in Analytical Chemistry . 28 (8): 925– 942. doi : 10.1016/j.trac.2009.05.005 . PMC 7127295. PMID 32287534 .  
  4. 1 2 3 Kong, Fanzhi; Hu, Yim Fun (2012). "Técnicas de inmovilización de biomoléculas para la fabricación de papel bioactivo". Analytical and Bioanalytical Chemistry . 403 (1): 7– 13. doi : 10.1007/s00216-012-5821-1 . PMID 22367243 . S2CID 25919168 .  
  5. 1 2 Zhao, Zhengyang; Tian, ​​Junfei; Wu, Zhangxiong; Liu, Jian; Zhao, Dongyuan; Shen, Wei; He, Lizhong (2013-08-28). "Mejora de la estabilidad enzimática de papeles bioactivos mediante la implantación de nanobarras de sílice mesoporosa inmovilizadas con enzimas en el papel". Journal of Materials Chemistry B . 1 (37): 4719– 4722. doi : 10.1039/c3tb20953a . ISSN 2050-7518 . PMID 32261154 .  
  • Hossain, SMZ; Luckham RE; Smith, AM; Lebert, JM; Davies, LM; Pelton, R.; Filipe, CDM; Brennan, JD “Desarrollo de un sensor de papel bioactivo para la detección de neurotoxinas mediante impresión de inyección de tinta piezoeléctrica de biotintas derivadas de sol-gel ”. Anal. Chem., 2009, de próxima publicación.
  • Jabrane, T.; Dube M.; Mangin, PJ “Inmovilización de bacteriófagos en la superficie del papel: Efecto de la capa de recubrimiento catiónico”. En PAPTAC 95th Annual Meeting, Montreal, 2009; pp 311–315.
  • Pelton, R. “Papel bioactivo: una plataforma de bajo costo para diagnósticos”. Trends Anal. Chem. 2009, de próxima publicación.
  • Zhao, WA; Ali, MM; Aguirre, SD; Brook, MA; Li, YF “Bioensayos basados ​​en papel utilizando sondas colorimétricas de nanopartículas de oro”. Anal. Chem., 2008, 80 (22): 8431-8437.
  • Zhao, W.; Brook, MA; Li, YF “Diseño de ensayos de biodetección colorimétricos basados ​​en nanopartículas de oro”. ChemBioChem, 2008, 9 (15), 2363-2371.
  • Zhao, W.; Chiuman, W.; Lam JCF; Mcmanus, SA; Chen, W.; Cui, Y; Pelton, R.; Brook, MA; Li, Y. “Plegamiento de aptámeros de ADN en nanopartículas de oro: De la química coloidal a los biosensores”. J. Am. Chem., 2008, 130 (11): 3610-3618.