Los biólogos sintéticos de la Universidad Northwestern desarrollaron una nueva prueba simple y económica que puede detectar niveles peligrosos de flúor en el agua potable.
Cuesta solo unos centavos, el sistema solo necesita un goteo y un movimiento rápido: gotee una pequeña gota de agua en un tubo de ensayo preparado, agite el tubo una vez para mezclarlo y espere. Si el agua se vuelve amarilla, entonces una cantidad excesiva deel fluoruro, que excede los estándares regulatorios más estrictos de la EPA, está presente.
Este método es muy diferente de las pruebas actuales, que cuestan cientos de dólares y a menudo requieren experiencia científica para su uso.
Los investigadores probaron el sistema tanto en el laboratorio en Northwestern como en el campo en Costa Rica, donde el fluoruro es naturalmente abundante cerca del volcán Irazú. Cuando se consume en grandes cantidades durante largos períodos de tiempo, el fluoruro puede causar fluorosis esquelética, un dolorosocondición que endurece los huesos y las articulaciones.
Los estadounidenses tienden a pensar en los beneficios para la salud de pequeñas dosis de fluoruro que fortalecen los dientes. Pero en otras partes del mundo, específicamente en partes de África, Asia y América Central, el fluoruro ocurre naturalmente en niveles peligrosos para el consumo.
"En los Estados Unidos, escuchamos sobre el fluoruro todo el tiempo porque está en la pasta de dientes y en el suministro de agua municipal", dijo Julius Lucks, de Northwestern, quien dirigió el proyecto. "Produce fluoruro de calcio, que es muy duro, por lo que se fortalecenuestro esmalte dental. Pero por encima de cierto nivel, el fluoruro también endurece las articulaciones. Esto no es un problema en los Estados Unidos, pero puede ser un problema debilitante en otros países si no se identifica y aborda ".
La investigación fue publicada en línea la semana pasada 13 de diciembre en la revista Biología Sintética ACS .
Lucks es profesor asociado de ingeniería química y biológica en la Escuela de Ingeniería McCormick y miembro del Centro de Biología Sintética de Northwestern. El trabajo se realizó en colaboración con Michael Jewett, profesor de ingeniería química y biológica en McCormick y director de laCentro de Biología Sintética. Los estudiantes graduados Walter Thavarajah, Adam Silverman y Matthew Verosloff encabezaron la investigación.
Prueba de campo exitosa
El fluoruro es un elemento natural, que puede filtrarse desde el lecho de roca hacia el agua subterránea. También encontrado en cenizas volcánicas, el fluoruro es particularmente abundante en las regiones que rodean los volcanes.
Hogar de tres sistemas de rango volcánico, Costa Rica parecía un lugar natural para probar el dispositivo en el campo. Matthew Verosloff, un candidato a doctorado en el laboratorio de Lucks, viajó a Costa Rica y tomó muestras de varias muestras de agua -charcos de barro, estanques y zanjas.
"Cada prueba en estas muestras de campo funcionó", dijo Lucks. "Es emocionante que funcione en el laboratorio, pero es mucho más importante saber que funciona en el campo. Queremos que sea una solución fácil y práctica parapersonas que tienen la mayor necesidad. Nuestro objetivo es capacitar a las personas para controlar la presencia de flúor en su propia agua ".
Cómo funciona
Aunque el dispositivo es fácil de usar, el tubo de ensayo preparado alberga una sofisticada reacción de biología sintética. Lucks ha pasado años trabajando para comprender los mecanismos de plegado de ARN. En su nueva prueba, pone en funcionamiento este mecanismo de plegado.
"El ARN se pliega en una pequeña bolsa y espera un ion fluoruro", explicó. "El ion puede encajar perfectamente en esa bolsa. Si el ion aparece, entonces el ARN expresa un gen que convierte el agua en amarilla. Si el ionno aparece, entonces el ARN cambia de forma y detiene el proceso. Es literalmente un cambio ".
Según Lucks, los organismos ya realizan esta función en la naturaleza. "El fluoruro es tóxico para las bacterias", dijo. "Usan ARN para detectar el fluoruro en la célula, luego producen una proteína para bombearlo y desintoxicarlo".
El sistema de Lucks funciona de la misma manera. Pero en lugar de producir una bomba de proteínas, su prueba produce una enzima proteica que produce un pigmento amarillo, para que las personas puedan ver los resultados con una simple mirada.
El equipo de Lucks liofilizó la reacción de ARN, que se parece a una pequeña bola de algodón, y la puso en un tubo de ensayo. De esta forma, la reacción es segura y estable en el estante. Una pequeña pipeta acompaña al tubo de ensayo.colocada en agua, la pipeta absorbe exactamente 20 microlitros, solo la pequeña gota necesaria para rehidratar la reacción. A partir de ahí, se necesitan dos horas para obtener un resultado, que Lucks intenta acelerar en futuras iteraciones.
"Actualmente estamos limitados a las pruebas de fluoruro", dijo Thavarajah, el primer autor del artículo. "Pero estamos tratando de diseñar otros ARN para detectar todo tipo de objetivos".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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