Sensor de papel detecta la presencia de un producto agrotóxico en frutas y vegetales

Científicos de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, desarrollaron un sensor electroquímico de papel de estraza capaz de detectar en tiempo real la presencia de un pesticida en frutas y vegetales. Al entrar en contacto con manzanas o repollos, por ejemplo, este sensor, conectado un dispositivo electrónico, detecta y mide la presencia y la cantidad del fungicida carbendacima o carbendazim, ampliamente utilizado en Brasil pese a su prohibición.

En este trabajo, y con el apoyo de la FAPESP en el marco de tres proyectos (18/22214-6, 19/13514-9 y 22/03758-0), han tomado parte grupos de investigadores de los institutos de Física (IFSC-USP) y de Química (IQSC-USP) del campus de la USP de la ciudad de São Carlos. Y sus resultados se dieron a conocer en la revista Food Chemistry.

“Para verificar la presencia de pesticidas en los alimentos mediante los abordajes convencionales es necesario triturar una muestra y someterla a procesos químicos lentos, para recién entonces detectar la sustancia. Los sensores vestibles, como el que desarrollamos para el monitoreo continuo de la concentración de pesticidas en la agricultura y en la industria de alimentos, eliminan la necesidad de efectuar esos procedimientos complejos. Se vuelve mucho más fácil y barato realizar la verificación, aparte de ser mucho más confiable para un supermercado, un restaurante o un importador”, afirma Osvaldo Novais de Oliveira Junior, docente del IFSC-USP.

El nuevo dispositivo posee una gran sensibilidad y se asemeja a los medidores de glucosa [glucómetros] que utilizan las personas diabéticas. Para medir la cantidad del producto agrotóxico en los alimentos, el sensor electroquímico capta la presencia del referido fungicida y el resultado puede conocerse en cuestión de minutos en una aplicación de celular.

“En las pruebas que realizamos, el dispositivo mostró una sensibilidad similar a la del método convencional. Y todo de una forma más rápida y barata”, comenta José Luiz Bott Neto, posdoctorando y autor corresponsal del artículo en el que se describe el desarrollo de esta herramienta.

Cómo funciona

Tal como lo explica Bott Neto, este dispositivo es básicamente un sustrato de papel modificado con tinta de carbono sometido a un tratamiento electroquímico en medio ácido para la activación de grupos carboxílicos, lo cual permite que se concrete la detección.

“Utilizamos el mismo sistema que se aplica en la serigrafía [de estampas de ropas] para pasar la tinta conductora de carbono a la cinta de papel de estraza, creando así un dispositivo electroquímico. Dicho dispositivo está confeccionado con tres electrodos de carbono y es sumergido en una solución ácida para la activación de los grupos carboxílicos. En otras palabras, se le agregan átomos de oxígeno a la estructura del electrodo de carbono. Al entrar en contacto con una muestra contaminada con carbendacima, el sensor induce una reacción de oxidación electroquímica que permite la detección del fungicida. De este modo, se mide la cantidad de carbendacima a través de la corriente eléctrica”, explica Bott Neto.

Para desarrollar el dispositivo, los investigadores analizaron la estabilidad y el impacto de la estructura del papel en la construcción de los sensores. “Aparte del desarrollo del aparato, este trabajo contó con una parte destinada a entender las propiedades del papel en su fabricación”, comenta el posdoctorando Thiago Serafim Martins.

La mejor opción

Los investigadores analizaron dos tipos de papel: el de estraza y el pergamino. Ambos se mostraron lo suficientemente estables para la construcción de los sensores. Con todo, según Martins, la naturaleza porosa del papel de estraza dotó de mayor sensibilidad al sensor y a los grupos carboxílicos que se formaron durante la activación electroquímica.

El investigador explica que la fabricación de los electrodos en papel abre la posibilidad de concretar diversas aplicaciones. “Existen electrodos comerciales elaborados con plástico o cerámica. En nuestro trabajo logramos desarrollar sensores electroquímicos con papel, un material mucho más maleable, lo que amplia su uso en diversos campos, no solamente en la agricultura o en el sector alimenticio, sino también en otras áreas como la de la salud, por ejemplo”, sostiene. / Agencia FAPESP y DICYT