Inventan un sistema portátil para detectar contaminación fecal en cultivos

¿Puede estar contaminado un cultivo agrícola por residuos fecales procedentes de alguna granja ganadera cercana? Investigadores de EEUU han descubierto un método, sencillo y fiable, que permite medir en el mismo terreno la presencia de patógenos en las plantas. Se trata de una nueva tecnología de biosensores, portátil y fácil de manejar, inspirada a su vez en otro descubrimiento hecho durante la pandemia de Covid 19. Las pruebas han dado resultados con una precisión del 100% tan solo una hora después de recoger muestras en un cultivo.

"El método que hemos adoptado es utilizar un indicador fecal llamado bacteroidales como marcador de riesgo", explicó Mohit Verma, profesora asociada de ingeniería agrícola y biológica de Purdue. Verma y su equipo publicaron sus hallazgos en la revista Biosensors and Bioelectronics.

"El objetivo era estimar qué riesgos podrían existir en la producción de productos frescos debido a la existencia de ganado o animales salvajes cercanos", afirmó Verma. Normalmente, esta detección se hace midiendo los patógenos que puedan estar presentes en los cultivos. En caso de haberlos, dichos productos agrícolas se descartan para la comercialización. Pero la detección de patógenos en niveles bajos, tal y como exigen los requisitos reglamentarios para productos perecederos, resulta complicado.

La tecnología utilizada por este equipo de investigadores se llama amplificación isotérmica mediada por bucle (LAMP) y ha sido puesta en práctica en dispositivos basados en papel que permiten obtener resultados rápidos en usos agrícolas. Anteriormente, el equipo de Verma ya había desarrollado este mismo sistema para detectar la enfermedad respiratoria bovina y la COVID-19.

"Hasta donde sabemos, este trabajo representa la primera demostración de una plataforma de prueba LAMP portátil llevada a la práctica en un cultivo de productos frescos", escribieron los coautores en su artículo de revista.

Las bacteroidales son un organismo fecal que se encuentra en cerdos, aves de corral y ganado vacuno. La mayoría de los patógenos transmitidos por productos frescos, incluidas la E. coli y la salmonella, se originan en los intestinos.

Banderitas de plástico como detectores

El equipo de la Universidad de Purdue probó el sistema en un cultivo de lechugas en California y en otro campo en Indiana. En concreto, se procedió a recolectar muestras microbianas mediante pequeñas banderas de plástico que se habían repartido en varios puntos de estos cultivos.

Estas banderitas recogieron muestras de bioaerosoles durante una semana y luego fueron llevadas al laboratorio para realizar pruebas cuantitativas de reacción en cadena de la polimerasa. "Eso permite medir los bacteriodales y, por lo tanto, el nivel de contaminación fecal", señaló la investigadora.

Pero con el kit de ensayo que completa el equipo y que consta de un dispensador de gotas, dispositivos de papel y una cámara de calentamiento, los agricultores pueden llevar a cabo todo el proceso directamente en el campo.

La bandera de recolección se rocía con un líquido que contiene los compuestos necesarios para detectar el ADN de las muestras. Luego, el dispositivo de papel pasa a una cámara de calentamiento. Una hora más tarde, el dispositivo revela cuántos bacteriodales están presentes. Este método proporciona resultados fiables que confirman lo que los productores, tras una inspección visual, a menudo sospechan intuitivamente que está sucediendo en sus campos.

Los resultados de las pruebas realizadas en el campo coincidieron al 100% con los resultados de laboratorio. Se trataba de muestras que incluían concentraciones de contaminación muy bajas o muy altas.

Los niveles bajos de bacteroidales indican que el cultivo en cuestión está en una ubicación de bajo riesgo. Por el contrario, niveles altos indican la necesidad de tomar precauciones. Los niveles altos de contaminación serían 1.000 copias de ADN por centímetro cuadrado encontradas en una almohadilla de prueba, y una copia correspondería a una célula de cualquiera de una amplia clase de bacterias. Los niveles bajos corresponderían a 10 copias por centímetro cuadrado.

"La mayor limitación es que todavía no sabemos realmente qué significan estas cifras", dijo Verma. "¿Qué pasa en el medio? ¿Dónde fijamos el umbral? Eso es parte del trabajo en curso", añadió.

Estudio de referencia: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566324003798?via%3Dihub

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