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El centro tecnológico Itene ha desarrollado un sistema integrado de coste asequible que registra los datos en continuo

Nuevos dispositivos permiten que empresas, hospitales y administraciones públicas detecten gases tóxicos, SARS-CoV2, E.Coli y Listeria

Helena Prima y Alejandro Hernández, jefes de Proyectos del área tecnológica de Seguridad, Salud y Tecnologías de Monitorización Ambiental. Itene

25/07/2022

El centro tecnológico Itene ha desarrollado nuevas herramientas de detección temprana y monitorización de agentes patógenos para diferentes sectores de la industria y para las administraciones públicas. Estos avances han sido alcanzados por Itene en el marco del proyecto de I+D BeSafe, que ha sido financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (Ivace) con fondos Feder y se ha ejecutado entre julio de 2021 y junio de 2022.

Monitorización de patógenos en ambientes críticos

Por un lado, Itene ha desarrollado un kit de análisis que permite comprobar la presencia de E.coli y Listeria monocytogenes en superficies y muestras alimentarias en 2 horas. Este kit se basa en el uso de nanopartículas de oro que, al combinarse de forma controlada con bioreceptores específicos, son capaces de reconocer de forma selectiva la E.coli y la Listeria m. en una superficie o un alimento. El ensayo requiere de un simple pretratamiento de la muestra y un posterior goteo de esta sobre la solución sensora. Tras dos horas de incubación, el resultado es apreciable a simple vista por un cambio de color de la disolución. El límite de detección actual es de 104 UFC/ml. No obstante, este biosensor puede alcanzar límites más bajos al combinarse con dispositivos de preconcentración de muestra y elementos de medida como un espectrofotómetro UV/VIS.

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Kit biosensores detección E.coli y listeria . Foto: Itene-BeSafe.

Para llevar a cabo la investigación, se ha contado con la colaboración de la empresa Grupo Uvesa, que ha aportado las muestras que han sido analizadas en los laboratorios de Itene para validar el desarrollo.

Adicionalmente, en este proyecto desarrollado un dispositivo con capacidad para detectar E.coli en aguas residuales y agua de mar en menos de 2 horas. Esta herramienta se basa en el uso de partículas magnéticas que favorecen la eliminación de efectos indeseados fruto de la matriz analizada y puede utilizarse para realizar mediciones in situ en playas u otros espacios. El límite de detección del bioensayo es de 103 UFC/mL de muestra y, actualmente, este desarrollo se encuentra en fase de validación e integración para su aplicación en campo.

Detección de covid-19

Otro desarrollo obtenido en el marco del proyecto BeSafe ha sido un sistema integrado capaz de captar y detectar la presencia de SARS-CoV-2 en el ambiente sin requerir la retirada de las muestras para realizar una PCR. El objetivo principal de esta línea del proyecto ha sido controlar posibles brotes de covid-19 mediante una detección temprana que permita romper la cadena de transmisión y preservar la salud pública.

En concreto, este desarrollo está integrado por un sistema de captación automática de bioaerosoles, obtenido previamente en el marco del proyecto Virisens y financiado por el Ivace, capaz de recoger hasta 100 l de aire/min y de solubilizar los aerosoles presentes en la muestra, en el medio de ensayo. Además, el equipo combina esta captación de muestra con la detección del SARS-CoV-2 mediante el uso de un biosensor electroquímico.

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Validación del dispositivo desarrollado por Itene en el Hospital La Fe.

Esta tecnología analítica se basa en la medida de transferencia electrónica, fruto del reconocimiento del virus mediante el uso de bioreceptores específicos, anclados de forma controlada sobre la superficie del biosensor. Este dispositivo, que puede adaptarse a distintas matrices, como el agua, la saliva y la sangre, permite detectar el SARS-CoV-2 en muestras líquidas y realizar mediciones de ambientes cada dos horas. Además, aunque el biosensor se diseñó inicialmente para detectar virus en muestras de aire, se ha comprobado que también cuenta con capacidad para detectar el virus en muestras destinadas a test de antígenos y PCR.

El límite de detección del biosensor es equivalente a 105 unidades de virus por mililitro, lo que supone una sensibilidad adecuada dado que se estima que la cantidad de virus que presenta una persona infectada se sitúa entre los 109 y 1011 viriones.

Tras desarrollar el sistema integrado, el equipo del Área Tecnológica de Seguridad, Salud y Monitorización Ambiental de Itene ha realizado su validación clínica en el Hospital Universitario y Politécnico La Fe de Valencia, así como su validación a nivel ambiental. En el primer caso, se analizaron muestras procedentes de habitaciones con pacientes diagnosticados de covid-19 a las que también se les realizaron PCR para contrastar los resultados obtenidos, cuya fiabilidad alcanzó el 70%.

Exposición a gases y partículas

Respecto a la exposición a gases y partículas, Itene realiza campañas de evaluación de riesgos de exposición a agentes químicos. Para ello, se utilizan metodologías que permiten evaluar la exposición por inhalación de estos, como son las metodologías cualitativas y cuantitativas.

Estas metodologías se encuentran en constante evolución dados los cambios en procesos industriales y la incorporación de nuevos materiales a la industria. Para afrontar esta evolución, centros tecnológicos como Itene actúan como facilitadores de la explotación de nuevas tecnologías necesarias para la contribución al desarrollo económico de nuestro entorno mediante su actividad de I+D.

Estos métodos precisan ser validados con las metodologías cuantitativas, que se basan en la determinación de la concentración del agente químico en el lugar de trabajo. Estas mediciones pueden tener diferentes objetivos, como la determinación de la exposición, la identificación de fuentes de emisión de partículas nanométricas, la evaluación de la efectividad de las medidas de control implementadas y la verificación de la conformidad con los valores límite de exposición profesional de acuerdo con la norma UNE-EN 689:2019. En el caso de los nanomateriales, este último objetivo no puede llevarse a cabo debido a que en España no se dispone de límites de exposición profesional aplicables a los mismos.

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Dispositivo desarrollado en el proyecto de Itene BeSafe. Sistema de muestreo y detección de contaminantes químicos de partículas y ruido, (CO2, NOx, NH3, COV, SO2, O3, PM1, PM2.5, PM10).

Como parte de sus investigaciones en calidad del aire interior y exterior, Itene ha desarrollado un nuevo dispositivo fácil de usar y transportar y de coste asequible que permite a empresas y administraciones públicas detectar gases contaminantes y tóxicos y partículas en ambientes industriales y exteriores.

Este sistema integrado, basado en sensores, ofrece resultados similares a los registros de las cabinas de medición de la Red Valenciana de Vigilancia y Control de la Contaminación Atmosférica (RVVCCA), con una desviación inferior al 1%, según una evaluación del centro tecnológico. Además, ha sido instalado en una vía de acceso a Valencia, en un parque de la ciudad, en un municipio rural de la misma provincia y en las instalaciones de una empresa del sector de la automoción para su validación.

Este sistema facilita a las administraciones públicas el cumplimiento del Real Decreto 102/2011, relativo a la mejora de la calidad del aire, y la Ley 34/2007 de calidad del aire y protección de la atmósfera, que también establece las obligaciones de los titulares de instalaciones donde se desarrollan actividades potencialmente contaminadoras de la atmósfera, además de tipificar sanciones por incumplimientos. En el caso de las empresas, la legislación aplicable depende del tipo de gases y partículas que generen.

El dispositivo desarrollado durante el proyecto, que registra los datos recabados in situ y permite visualizarlos en un ordenador o tablet, incluye una plataforma multisensórica para la evaluación de la calidad del aire y un dispositivo específico para detectar material particulado (MP), que son contaminantes atmosféricos que pueden ser partículas líquidas o sólidas en suspensión. De este modo, ofrece una tecnología fiable y datos sólidos para facilitar a empresas y administraciones públicas la adopción de medidas para preservar la salud y seguridad de las personas.

En concreto, esta herramienta mide la concentración en la atmósfera de gases, principalmente tóxicos, además de compuestos orgánicos volátiles (COV) generadores de malos olores. Asimismo, permite monitorizar la exposición a agentes químicos o físicos, como los vinculados a los sectores de la minería y la cerámica, y evaluar las emisiones de gases tóxicos y de efecto invernadero —esto último en tiempo real— en el sector industrial primario y secundario, así como la contaminación acústica. Además, ofrece una respuesta rápida, una alta robustez y sensibilidad en la medición de nanopartículas (de 23 a 300 nanómetros) y cuenta con sistemas de alarma para niveles altos de partículas y gases.

Adicionalmente, a nivel industrial, esta tecnología permite realizar mediciones de forma continua para comprobar la permanencia de contaminantes en el aire tras procesos industriales y comprobar la eficiencia de la ventilación para realizar recomendaciones.

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Dispositivo desarrollado por Itene en el proyecto.

Bibliografía

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  • UNE - CEN ISO/TS 80004-2:2017. Nanotecnologías. Vocabulario. Parte 2: Nano-objetos (ISO/TS 80004-2:2015).

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