image: Los microbios modificados producen bioluminiscencia en presencia de microplásticos, lo que crea un sensor vivo que aquí se ve como una señal de fluorescencia verde detectable, que se coloca sobre una imagen de microscopio electrónico de barrido. view more
Credit: Song Lin Chua
Los microplásticos son fragmentos diminutos de plástico ―muchos demasiado pequeños para verlos― que se encuentran en el aire, el suelo y el agua. La medición de su abundancia en la naturaleza puede orientar los recursos de limpieza, pero los métodos de detección actuales son lentos, costosos o muy técnicos. Ahora, los investigadores que publican en ACS Sensors han desarrollado un sensor vivo que se une al plástico y produce fluorescencia verde. En un ensayo inicial con muestras de agua del mundo real, el biosensor podría detectar fácilmente niveles de microplásticos relevantes para el medio ambiente.
Actualmente, los científicos detectan microplásticos en muestras de agua mediante microscopios o herramientas analíticas, como la espectroscopia infrarroja o Raman. Aunque estas técnicas son exactas, requieren varios pasos para preparar las muestras antes del análisis y pueden ser costosas y llevar mucho tiempo. En un paso hacia un método más sencillo, Song Lin Chua y sus colegas crearon un sensor de microplásticos vivo a partir de la bacteria Pseudomonas aeruginosa. Esta bacteria se encuentra habitualmente en el ambiente y puede establecer de forma natural biopelículas sobre materiales plásticos, aunque algunas cepas son patógenos humanos oportunistas. El equipo quería modificar ligeramente la bacteria para crear un sensor vivo que detectara fácilmente microplásticos en muestras de agua.
Los investigadores añadieron dos genes a una cepa de laboratorio no infecciosa de P. aeruginosa para fabricar el sensor. Un gen produce una proteína que se activa cuando las células bacterianas entran en contacto con el plástico, y el otro gen produce una proteína fluorescente verde en respuesta. En las pruebas de laboratorio, las bacterias modificadas emitieron fluorescencia en viales que contenían piezas de plástico y un medio de cultivo, pero no en viales separados de otros materiales, como vidrio y arena. Se produjo una fluorescencia medible en un plazo de 3 horas en diversos plásticos, como tereftalato de polietileno (símbolo de reciclado 1) y poliestireno (símbolo de reciclado 6). Además, las células bacterianas modificadas se mantuvieron activas durante un máximo de 3 días en el refrigerador (39 grados Fahrenheit, 4 grados Celsius), lo que, según los investigadores, indica que podría transportarse a lugares de campo.
Para probar el sensor vivo de microplásticos como herramienta de control ambiental, los investigadores añadieron P. aeruginosa modificada al agua de mar de un canal de la ciudad. El agua de mar se filtró primero y luego se trató para eliminar la materia orgánica antes de añadir las bacterias. Según los valores de intensidad de fluorescencia, las muestras de agua contenían hasta 100 partes por millón de microplásticos. Otro análisis del agua con microespectroscopia Raman reveló que los microplásticos eran, principalmente, tipos biodegradables, como poliacrilamida, policaprolactona y metilcelulosa, que el biosensor detectó a pesar de las pruebas iniciales realizadas con polímeros tradicionales.
«Nuestro biosensor ofrece una forma rápida, asequible y sensible de detectar microplásticos en muestras ambientales en cuestión de horas», dice Chua. «Al actuar como herramienta de detección rápida, podría transformar las iniciativas de monitoreo a gran escala y ayudar a localizar puntos críticos de contaminación para un análisis más detallado».
Los autores agradecen la financiación del Environment and Conservation Fund, el Health and Medical Research Fund, el Research Centre for Deep Space Explorations y el Pneumoconiosis Compensation Fund Board.
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Journal
ACS Sensors
Article Title
Detection of Microplastics Pollution Using a Green Fluorescent Protein-Based Microbial Biosensor Coupled with Raman Spectroscopy
Article Publication Date
3-Sep-2025