Por Alejandro Zamponi

Proyectos de Redes Federales de Alto Impacto es una iniciativa del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva que busca promover la conformación de redes de investigación en temas prioritarios para el desarrollo nacional. El Ministerio abrió una convocatoria a principios de 2023, que finalizó en abril con un total de 141 proyectos admitidos. De ese conjunto, un jurado liderado por Carlos Balseiro, investigador principal del CONICET y profesor titular en la Universidad Nacional de Cuyo, seleccionó los mejores 23, que serán financiados con el equivalente a 1 millón de dólares cada uno durante los próximos cuatro años.

Uno de los 23 proyectos seleccionados fue “Nanoquimisens: Diseño integral de sensores químicos nanoestructurados”, integrado por el Grupo de Investigación en Nanoarquitecturas del Instituto de Nanosistemas de la Escuela de Bio y Nanotecnologías (INS-EByN_UNSAM); el Grupo de Química Analítica Verde del Instituto de Biología Agrícola del CONICET en Mendoza (UNCuyo); el Laboratorio de Caracterización Espectroscópica y Electroquímica de Materiales de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC); y el Laboratorio de Bioanalítica (LabBio) del Instituto de Química de San Luis del CONICET y de la Universidad Nacional de San Luis (CONICET-UNSL).

Integrantes de las 23 Redes Federales de Alto Impacto. Foto: Prensa Mincyt

“Hicimos algo a lo que los científicos no estamos acostumbrados: trabajamos en función de la demanda de la sociedad”, contó Galo Soler Illia, investigador responsable de Nanoquimisens por la UNSAM. “En general, suele ser al revés, es decir, ofrecemos lo que sabemos hacer. En este caso, contemplamos las prioridades federales y las capacidades que teníamos para abordarlas. Después de analizarlo, decidimos centrarnos en la necesidad que hoy tiene el agro en la región de Cuyo vinculada con la mejora del control de la calidad de los alimentos y del agua potable, lo cual también es útil para analizar el agua en Córdoba y Buenos Aires”. 

Para la conformación de cada red se requería un mínimo de tres y un máximo de cuatro grupos; uno debía ser de reciente formación y, en las redes de cuatro grupos, dos debían tener reconocimiento internacional. En el caso de Nanoquimisens, la UNSAM y la UNCuyo aportan los grupos reconocidos internacionalmente, mientras que San Luis aporta el grupo de reciente formación y Córdoba aporta otro grupo. En total, son 52 investigadorxs y becarixs con expertise en química analítica, nanotecnología y fisicoquímica que colaborarán para el diseño integral de sensores químicos nanoestructurados con aplicaciones en el agro y en el ambiente. Cada grupo recibirá el equivalente a 250 mil dólares para financiar la adquisición de equipamientos, insumos, servicios y viáticos para estadías, entre otros rubros.

María Fernanda Silva, investigadora del grupo de Química Verde de la UNCuyo y coordinadora de la Red, celebró: “Este financiamiento es una gran noticia porque va a potenciar la dinámica de esta red que pensamos como un triángulo muy potente: en uno de los vértices (Mendoza y San Luis) estamos los dos grupos de química analítica, expertos en detección de toxinas y compuestos en matrices de aguas y cultivos; en otro vértice está el grupo de Buenos Aires, experto en desarrollar materiales avanzados para sensores; y en el tercer vértice está el grupo de Córdoba, que tiene una gran experticia en técnicas electroquímicas y ópticas”. 

Sobre los objetivos del proyecto, Soler Illia destacó: “Si bien buscamos publicar artículos científicos y crear patentes y empresas de base tecnológica, lo más novedoso es que vamos a trabajar interdisciplinariamente en diversas áreas de la química (analítica, fisicoquímica y química de materiales) para formar una nueva generación de investigadores, centrada en la colaboración y en la creación de una nueva comunidad”.

Grupo por grupo

Galo Soler Illia junto con el Grupo de Nanoarquitecturas de INS EByN UNSAM

• Laboratorio de Nanoarquitecturas (UNSAM): Experto en el área de química de materiales y nanotecnología, con reconocimiento internacional. Sus investigaciones se enfocan en comprender los mecanismos de formación de nanomateriales para poder diseñarlos, sintetizarlos y proyectar sus aplicaciones industriales. Director: Galo Soler Illia
• Grupo de Química Verde Analitica (UNCuyo): Referentes internacionales en el desarrollo de metodologías analíticas sustentables y sensores de interés en agricultura. Coordinadora: María Fernanda Silva.
• Laboratorio de Caracterización Espectroscópica y Electroquímica de Materiales (UNC): Experto en el uso y desarrollo de técnicas espectroscópicas, electroquímicas y modelos teóricos de distintas jerarquías para caracterizar materiales y procesos fisicoquímicos a nivel molecular. Coordinador: Gustavo Pino.
• Laboratorio de Bioanalítica (UNSL): Especializado en el diseño y construcción de plataformas de sensado acopladas a sistemas de detección electroquímica y fluorescente a partir de elementos biológicos y de materiales nanoestructurados de distinta naturaleza. Coordinadora: Sirley Pereira.

Sirley Pereira junto con algunxs de lxs integrantes de Labbio-UNSL que participarán en Nanoquimisens

Paquetes de trabajo detallados en el Plan del Proyecto:

1. Identificación de contaminantes emergentes y micotoxinas.
2. Diseño racional de sensores electroquímicos y ópticos.
3. Diseño de nanomateriales y sistemas para maximizar la señal a partir de la selección de analitos.
4. Estudio experimental y teórico detallado de los fenómenos que tienen lugar en los componentes de los sensores.
5. Retroalimentación del diseño de los componentes.
6. Ensayo y validación analítica de los sensores.

De izq. a der.: Ianina Violi (UNSAM), Sirley Pereira (UNSL), Galo Soler Illia (UNSAM), Iskra Zambrano (becaria UNSAM), María Cristina Mina Villarreal (becaria UNSAM), María Fernanda Silva (UNCuyo), Gustavo Pino (UNC). Foto: Prensa Mincyt

Sobre el proyecto

El proyecto se propone desarrollar sensores para detectar contaminantes en el agua de consumo humano y en el agro. Las plantas de tratamiento convencionales de aguas residuales no pueden eliminar por completo la presencia de residuos de productos farmacéuticos de uso masivo como analgésicos, ansiolíticos, antibióticos, antihipertensivos, hormonas esteroideas y drogas ilícitas. Otras sustancias como los aditivos, los productos de cuidado personal, los plaguicidas y los retardantes de llama también forman parte de los contaminantes de preocupación emergente.

En lo que refiere al agro, se destacan las micotoxinas, que son contaminantes naturales de una gran variedad de materias primas y alimentos destinados al consumo humano y animal. Estas toxinas se encuentran en los alimentos (sustratos) como consecuencia de la colonización de hongos toxicogénicos, que en función del medio ambiente son capaces de producir estos metabolitos. Se estima que el 25 % de los cultivos de alimentos mundiales se ven afectados por hongos que producen micotoxinas, y nuestro país también enfrenta esta problemática. Esto conlleva pérdidas de productos alimenticios, así como pérdidas económicas asociadas con los efectos de las micotoxinas en la salud humana, la productividad animal y el comercio. 

En este contexto, el objetivo es generar una plataforma de conocimiento, equipamiento y recursos humanos entrenados capaz de diseñar, producir y evaluar sensores para su uso medioambiental en el control de la calidad del agua y de productos de industrias agroalimentarias, que son centrales en la generación de riqueza en la Argentina y para el bienestar de la población. 

Una tendencia actual consiste en adaptar metodologías antiguas utilizando nuevas tecnologías disponibles (smartphones, impresoras 3D, arduino, inteligencia artificial, etc.) para el desarrollo de sensores que puedan ser adaptados para su uso in situ. En este sentido, los sensores miniaturizados han probado ser fáciles de utilizar sin la necesidad de equipamiento costoso y especialistas entrenados. Estos dispositivos, tienen un bajo costo y por lo tanto son sustancialmente más accesibles que los disponibles actualmente en el mercado. Así, el concepto de dispositivos de análisis portátiles que permitan realizar mediciones a campo o en las líneas de producción (wearable con monitoreo a distancia), y al alcance de todos, es algo que puede revolucionar la producción agrícola del país. 

En los últimos años, ha surgido un enorme interés en la aplicación de nanotecnología al área de sensores. La inclusión de nanomateriales como componentes de sistemas de sensado ha permitido amplificar las señales y mejorar la sensibilidad. Sin embargo, el fértil campo de los nanosensores está abierto y queda mucho por hacer, ya que hay propiedades de la nanoescala que podrían aprovecharse, tales como la adsorción o exclusión selectiva, el aprovechamiento de interfaces o nanoporos, el uso de componentes responsivos, entre otros. 

Puede pensarse en una segunda generación de nanosensores en los que el diseño a nivel molecular y nanoscópico pueda mejorar significativamente su capacidad de detectar de manera precisa y específica el contaminante, logrando así una mayor sensibilidad y selectividad. Esto se puede lograr mediante la optimización de la interacción de los sensores con el analito, la regulación del transporte o la eliminación de interferencias.

Una ventaja única de este proyecto es que, partiendo de necesidades específicas  con impacto ambiental y social, apunta a comprender en detalle los complejos fenómenos físicoquímicos que están en la base de la detección de contaminantes. La comprensión de estos procesos permite el diseño de nuevos componentes nanoestructurados, y su inclusión en sensores de altas prestaciones. Pero el verdadero valor agregado es el de formar a las nuevas generaciones de científicos y tecnólogos, pensando en un país mejor y más federal.

agro, Agua, Argentina, CLCM, colaboración, CONICET, contaminantes, Desarrollo, detección, DFQ, EByN, economía, Escuela de Bio y Nanotecnología, FCQ, federal, galo soler illia, GQAV, Gustavo Pino, INFIQC, INQUISAL, ins, interdisciplina, investigación, jóvenes, Labbio, LCEEM, María Fernanda Silva, nanosistemas, nanotecnología, Química, Redes Federales de Alto Impacto, Salud, sensores, Sirley Pereira, Sociedad, transferencia, UNC, UNCuyo, UNSAM, UNSL