La resistencia a los antimicrobianos (RAM) es uno de los mayores problemas de salud mundial debido a que los microbios como las bacterias, se vuelven resistentes a los antibióticos, y dejan de tener efecto. Un claro desencadenante de esta situación es el aumento del uso de estos fármacos y la manera de deshacerse de ellos.
Las plantas de tratamiento de aguas residuales a menudo contienen diversos antibióticos, entre ellos trimetoprima (TMP), que pueden dañar los ecosistemas al alterar las comunidades microbianas esenciales para el ciclo de nutrientes. Además de contribuir a la RAM, la TMP también plantea diversos riesgos para la salud de los seres humanos a través de la exposición indirecta.
“El control eficiente de TMP en estas plantas es fundamental para tener protocolos de control efectivos. Por lo tanto, nuestro objetivo era permitir la realización de pruebas in situ de muestras de agua"
Los métodos tradicionales para la detección de TMP, como la electroforesis capilar y la cromatografía líquida con espectrometría de masas, suelen requerir mucho trabajo y mucho tiempo. En este sentido, los métodos electroquímicos (EC) pueden ofrecer una sensibilidad excepcional, capacidades analíticas en tiempo real y un gran potencial de miniaturización.
El profesor Tae Yoon Lee y el doctor Natarajan Karikalan de la Universidad Nacional de Chungnam (Corea) han logrado un avance pionero en los métodos de detección de EC que promete revolucionar las pruebas in situ de TMP en aguas residuales contaminadas. Más concretamente, han desarrollado un sensor EC de laboratorio en un chip (LOC) microfluídico desechable, μTMP-chip, diseñado para la detección de TMP en tiempo real.
“El control eficiente de TMP en estas plantas es fundamental para tener protocolos de control efectivos. Por lo tanto, nuestro objetivo era permitir la realización de pruebas in situ de muestras de agua”, explica el profesor Lee en la revista Chemical Engineering Journal.
Los investigadores diseñaron el chip desechable combinando un electrodo especial hecho con hidróxido de lantano y selenito, con un filtro de poliimida (PI) en un canal microfluídico. Los análisis mostraron que la adición de selenito mejoró la capacidad del electrodo para detectar sustancias químicas al permitir un mejor flujo de carga. Además, el filtro PI incrementó el rendimiento en tiempo real del chip μTMP, mientras que la eficiencia disminuyó entre un 15 y un 45 % cuando se quitó el filtro.
"Esperamos que nuestra investigación inspire una mayor exploración para desarrollar chips de detección de TMP asequibles y eficientes"
El sensor μTMP-chip ha demostrado resultados impresionantes en pruebas reales, con índices de recuperación del 94,3% al 97,6% en muestras de suelo y agua. Estos resultados, obtenidos mediante pruebas inalámbricas, ponen de relieve el potencial del chip para su uso práctico en el control de muestras ambientales.
“Nuestro diseño actual puede enfrentar desafíos a la hora de detectar TMP en entornos altamente contaminados con interferencias significativas en la matriz. Sin embargo, esperamos que nuestra investigación inspire una mayor exploración para desarrollar chips de detección de TMP asequibles y eficientes”, afirmó el profesor Lee.
Los investigadores creen que su innovador diseño de laboratorio en un chip tiene el potencial de mejorar la viabilidad del seguimiento in situ y en tiempo real de contaminantes ambientales, lo que conduciría a una mejor conservación de los ecosistemas y la salud humana.