Actualmente, existe una gran
demanda de las personas en industrias como la acuícola, lo que supone una gran
necesidad de producción pesquera cuidando los niveles de salud que están
establecidos por el Ministerio de Agricultura. ¿Pero cómo se logran estas
grandes producciones y de forma sana? La respuesta es con el uso de fármacos.
El clorhidrato
de ciprofloxacino es un medicamento que se utiliza en la industria acuícola
para la prevención y control de enfermedades infecciosas en los peces.
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Imagen 1.
Tratamiento en industrias acuícolas con clorhidrato de ciprofloxacino |
Este medicamento
pesquero no solo ataca al organismo objetivo, sino que ataca a otros organismos
desequilibrando la microecología acuática. Además, no desaparece, se queda como
residuo en el agua lo que es un peligro para las personas si lo llegan a
ingerir, ya que presenta una toxicidad hepática y renal grave, llegando incluso
a provocar enfermedades.
Por lo tanto, ¡es necesario desarrollar un método para
su detección!
¿Qué
solución ponemos? Antes de
todo, hay que saber que el carbono es un elemento fundamental para la vida y
presenta diferentes estados de hibridación (sp, sp2 y sp3)
que están presentes en diferentes formas, como en el diamante o en el grafeno.
A lo largo del tiempo, científicos han intentado preparar alótropos con
hibridación sp, prediciendo y sintetizando la grafodina (GDY), el cual se
caracteriza por una buena conductividad eléctrica y alta movilidad de
portadores de carga.
A partir de este material, actualmente,
se ha desarrollado un método de detección de fluorescencia DA-GDYQDs basado en
la tecnología biónica del mejillón para detectar residuos de clorhidrato de
ciprofloxacino en el agua.
¿Por qué utilizamos el mejillón? El mejillón es un molusco de doble concha que
presenta resistencia a la corrosión, oxidación, calor, etc., y presenta una
gran adhesión superficial, seguro que alguna vez hemos visto en la playa un
mejillón pegado a una roca y hemos comprobado lo difícil que es arrancarlo. Analizando
las proteínas de adhesión de los mejillones se muestra que están compuestos por
residuos de dopamina (DA), y que a mayor concentración de DA, mayor adhesión. La
tecnología biónica ha aplicado esta propiedad a numerosos materiales.
Nuestro
verdadero protagonista es un nanomaterial inteligente, pero ¿cómo va a
ser un material inteligente? La respuesta es la característica de estos
materiales a reaccionar frente a estímulos externos cambiando sus propiedades
de manera reversible. En este caso, se trata del quantum dot de GDY (GDYQD)
que presenta fotoluminiscencia al interaccionar con el clorhidrato de ciprofloxacino.
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| Imagen 2. Interacción del quantum dot con el fármaco |
Estos
nanomateriales inteligentes se pueden reforzar para mejorar su estabilidad y es
aquí donde entra en juego el papel del mejillón en este estudio ya que se
sintetiza DA-GDYQDs mediante tecnología biónica de mejillones,
es decir, se recubre los GDYQDs con DA. Además, se caracterizaron mediante
microscopía de transmisión (MET), espectroscopía infrarroja, espectroscopía UV
y espectroscopía de fluorescencia.  |
Imagen 3. DA-GDYQDs
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Gracias a
las técnicas de caracterización utilizadas, se confirmó que la modificación con
dopamina fue exitosa. Las imágenes obtenidas por TEM* muestra que los DA-GDYQDs
poseen mayor tamaño que los originales y mantienen buena dispersión. La
espectroscopía infrarroja* confirma la presencia de grupos hidrofílicos, que
hace que se disuelvan rápido en agua. El espectro UV-visible* y de fluorescencia
indican que presenta una fuerte emisión fluorescente, lo que es imprescindible
para su detección.
Imagen 4. Espectro absorción UV-visible de DA-GDYDs
Imagen 5. Espectro fluorescencia de DA-GDYDs
Otro aspecto
importante es que los DA-GDYQDs tienen buena estabilidad: su fluorescencia no
se ve afectada por el tiempo de exposición a la luz, la diferente salinidad o
variaciones en el pH.
Para la detección del ciprofloxacino, se determino que
el mejor rendimiento se obtiene en medio ácido, obteniendo la mayor intensidad
de fluorescencia a pH=5. Además, se comprobó que sustancias coexistentes en
muestras reales (vitamina C, glicina) no interfieren, lo que indica que el
método es muy selectivo.
Con estas
características fue posible establecer una relación lineal entre la
concentración del antibiótico y la relación de fluorescencia en un intervalo (4
× 10⁻⁸ a 2 × 10⁻⁶ mol ·L⁻¹).
Con un límite de detección muy bajo (2,16 × 10⁻⁸ mol·L⁻¹) lo que demuestra la
alta sensibilidad del método.
Los resultados indican que los DA-GDYQDs son un método eficaz,
estable, sensible y selectivo, capaz de determinar la cantidad de
ciprofloxacino en agua.
En conclusión, este método contribuye a la protección de la salud de los seres humanos y a la disminución de la contaminación en el medio ambiente.
REFERENCIAS
Jessica Solanilla Gómez
M.ª Mercedes Carrero Rodríguez
4º Curso en Química (UCO)
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