USS se adjudicó proyecto Fondef junto a la Universidad de Concepción
Le fue otorgado a la Facultad de Ingeniería y Tecnología USS, en alianza con el Centro de Óptica y Fotónica, CEFOP, de la Universidad de Concepción. Se orienta al desarrollo de herramientas nanobiotecnológicas para la detección óptica de residuos de antibióticos en leche cruda.
La USS coadjudicó, con la Universidad de Concepción el proyecto Fondef “Desarrollo de biosensores optoelectrónicos y algoritmos de correlación para cuantificar el espectro emitido por nanopartículas de oro que detectan la presencia de residuos antibióticos en leche cruda” (III Concurso Fondef IDeA de Investigación Aplicada), primer proyecto de esta línea donde la casa de estudios participa institucionalmente.
El objetivo del proyecto es desarrollar el conocimiento aplicado de una tecnología optoelectrónica (digital) para detección y cuantificación de residuos de antibióticos en leche cruda (contaminantes) mediante un biosensor basado en nanopartículas de oro funcionalizadas con aptámeros (molécula de DNA). “Los aspectos nanotecnológicos y biomoleculares serán profundizados en la USS, mientras que en el CEFOP se caracterizarán y estudiarán los espectros de emisión óptica y el desarrollo de bioalgoritmos que correlacionen para leche cruda los espectros e intensidades de emisión con la concentración de los antibióticos”, explica el doctor Patricio Oyarzún Cayo, académico-investigador de la Facultad de Ingeniería y Tecnología de la USS y director alterno del proyecto.
El logro nace del trabajo científico desarrollado por un equipo multidisciplinario de la Universidad San Sebastián Sede Concepción, compuesto por los doctores Patricio Oyarzún, líder del grupo de investigación; René Garcés (Facultad de Medicina Veterinaria) y Enrique Guzmán (Facultad de Ciencias de la Salud), quienes además se encuentran actualmente organizando en la sede un centro de investigación aplicada, orientado al sector alimentario: Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico para la Seguridad Alimentaria, CIDETESA.
Como antecedentes al Fondef, entre 2015 y 2016 se realizó exitosamente el proyecto “Desarrollo de un modelo de vinculación científica con el sector empresarial ganadero lechero del Biobío para abordar la problemática sanitaria ganadera mediante la implementación de innovación y soluciones biotecnológica”, el que contó con financiamiento del Programa Regional de CONICYT, línea Ciencia-Empresa.
“En el marco de este proyecto se validó una metodología biotecnológica para detección de contaminantes alimentarios de la leche basada en nanopartículas de oro, cuyos resultados fueron presentados en el IV Congreso Nacional de Nanotecnología. El proyecto también permitió organizar importantes redes de colaboración con la Corporación Regional de Desarrollo, el Centro de Investigación en Polímeros Avanzados (CIPA) y con el sector empresarial lechero, a través de Sociedad Agrícola del Biobío, Socabío, formalizadas mediante un acuerdo marco denominado “Red Hélice Agroalimentaria Ganadero-Leche”, cuenta el doctor Patricio Oyarzún.
El reciente Fondef adjudicó un total de $150 millones (recursos CONICYT), los cuales se ejecutarán entre 2017 y 2019 y permitirán la adquisición de equipamiento científico y la contratación de investigadores. Entre ellos, se incorporarán próximamente al equipo de investigación Braulio Contreras, bioquímico, y Víctor Díaz, experto en nanopartículas metálicas y quien se encuentra cursando un doctorado en la Universidad de Chile.
Seguridad alimentaria y salud pública
La investigación es de tipo “interés público” y está orientada a desarrollar recursos tecnológicos para apoyar las funciones fiscalizadoras del Servicio Agrícola Ganadero. “El SAG regional y nacional han respaldado permanentemente nuestra línea de investigación, ya que apunta a desarrollar soluciones e innovaciones tecnológicas transferibles al sector público para fortalecer las capacidades de vigilancia y control en terreno de presencia y niveles cuantitativos de contaminantes alimentarios. Particularmente, en el marco del Fondef, la investigación aborda la detección óptica de residuos de antibióticos en leche cruda, pero también se investiga actualmente la detección de patógenos como Mycobacterium bovis (causante de la tuberculosis bovina), además de micotoxinas (como Aflatoxina M1) y otros contaminantes con potencial impacto en la salud pública al ingresar a la cadena alimentaria humana”, explica el doctor USS Patricio Oyazún.
La seguridad e inocuidad alimentaria son conceptos de gran actualidad internacional que abordan conjuntamente las problemática de cantidad y calidad de los alimentos, especialmente en un contexto global de sobrepoblación y cambio climático.
El proyecto Fondef es una pieza importante en el proceso de conformación del “Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico para la seguridad alimentaria” de la USS Concepción, directamente alineado con las priorizaciones regionales en materia del sector agroalimentario (estrategia regional de desarrollo). Las líneas de investigación del Centro se enfocarán en mejorar la capacidad productiva de los alimentos, como las que pueden lograrse mediante herramientas biotecnológicas (nuevas variedades vegetales, control biológico de plagas o biofertilizantes), así como el mejoramiento nutricional y la incorporación de probióticos y moléculas bioactivas que impacten positivamente en la salud humana (alimentos saludables y funcionales), y los aspectos tecnológicos en detección y monitoreo de contaminantes que afectan la calidad e inocuidad alimentaria.
Foco de la investigación
El uso de antibióticos es una práctica frecuente en las lecherías, para el control de la mastitis y otras patologías infecciosas. Sin embargo, un mal manejo de estos fármacos provoca contaminación de la leche cruda, con posibles impactos en la salud de la población, ya que los antibióticos pueden producir alergias y diversas reacciones adversas, y además contribuyen a desarrollar la multiresistencia bacteriana, que es un grave problema de salud pública internacional derivado del surgimiento de bacterias resistentes al tratamiento con antibióticos.
Actualmente, para abordar el problema contaminación por antibióticos en leche cruda existen kits de screening y otros test que los detectan rápidamente, pero que presentan diversas limitaciones como falta de especificidad y resultados cualitativos que no permiten determinar sin los contaminantes se encuentran o no sobre los límites máximos permitidos (LMP), establecidos por la legislación chilena.
El proyecto aborda el desarrollo de una tecnología opto-electrónica basada en un nanobiosensor que combine rapidez y portabilidad (ventajas de los métodos de screening) con alto desempeño analítico cuantitativo (propia de métodos instrumentales) y alta especificidad para antibióticos empleados comúnmente en lecherías, como son la ampicilina (-lactámico), oxitetraciclina (tetraciclina), sulfadimetoxina (sulfonamida) y kanamicina (aminoglicósido).
Los nanobiosensores son dispositivos analíticos basados en nanopartículas metálicas funcionalizadas con una biomolécula receptora capaz de reconocer analitos (contaminantes) y convertir la señal biológica en una señal cuantificable. El desarrollo de estos sistemas ha abierto una nueva y prometedora manera de emplear técnicas rápidas y cuantitativas para la detección de un amplio espectro de contaminantes ambientales y alimentarios, con mínimo tratamiento y potencialmente mediante dispositivos portátiles.
“El bioreconocimiento de los antibióticos induce agregación de las nanopartículas de oro y cambio de color (señal óptica) como resultado de un fenómeno conocido como excitación de plasmones superficiales, cuya detección en leche cruda se estudiará mediante tecnología radiométrica (inalámbrica) y el desarrollo de algoritmos de detección/correlación espectro-intensidad-antibiótico”, agrega el doctor USS Patricio Oyarzún. “Al respecto, no existen comercialmente ni hay reportes en literatura de biosensores basados en nanopartículas de oro que incluyan elementos transductores ópticos de multidetección de residuos de antibóticos, ni tampoco se describe el desarrollo tecnológico y el procesamiento estocástico de señales necesario en estos dispositivos inalámbricos para muestras reales de leche cruda”, agrega.
En una segunda etapa, se espera avanzar a través del concurso Fondef de Investigación Tecnológica en la construcción de un prototipo tecnológico portable de nanobiosensor optoelectrónico, para implementar en terreno mediciones cuantitativas de residuos de antibióticos en leche cruda.