GlifoStrip: Desarrollo de un dispositivo microfluídico (tira reactiva) para la detección de glifosato en matrices biológicas y ambientales

SILVINA VANESA KERGARAVAT; GISEL WAGNER; GIORDANO, PABLO CESAR; ADRIANA SOUTULLO; SILVIA FABIANO; SILVIA HERNANDEZ

Corrientes

Congreso; XI Congreso Argentino de Química Analítica; 2021

AAQA

El glifosato es el herbicida de amplio espectro más extensamente aplicado en Argentina. La información sobre esteherbicida es contradictoria ya que algunos organismos lo clasifican como peligroso y otros como seguro. Además, lasnormativas regulatorias son muy diferentes dependiendo de cada país. Sin embargo, diversos estudios con glifosatohan documentado efectos adversos sobre el ecosistema y efectos genotóxicos y potencialmente carcinogénicos para elser humano1. En los últimos años hay un creciente interés en el desarrollo de herramientas analíticas prácticas y costoefectivas, siendo las basadas en papel las más usadas debido a que es un insumo abundante, de bajo costo, sustentable,descartable y fácil de usar, conservar y transportar. Los bioensayos basados en papel son útiles ya que no necesitan deun laboratorio de alta o media complejidad, instrumentación sofisticada ni personal entrenado2. Por lo tanto, en estetrabajo se propuso el desarrollo de una tira de papel para detectar visualmente glifosato aprovechando su efecto sobreel sistema de la enzima peroxidasa (HRP) con sus sustratos3.Para la definición de las condiciones óptimas del ensayo enzimático sobre la tira de papel, se procedió a aplicarmetodología de superficie de respuesta acoplada a la función deseabilidad. Se construyó un diseño central compuesto(88 experimentos) para evaluar 6 factores a 3 niveles: tipo de papel (papel de filtro de celulosa “Whatman” de 87 gm-2; papel de filtro de celulosa “Boeco” de 84 g m-2 y papel cromatográfico DC-Fertigfolein Polygram®Ionex-25 SA-Na“Macherey-Nagel”), cosustrato (o-fenilendiamina, OPD; hidroquinona, HQ y 3,3’-5,5’-tetrametilbencidina, TMB),concentración molar de la enzima (3,8 x 10-8; 4,02 x 10-7 y 4,6 x 10-6), concentración molar del cosustrato (5 x 10-3; 5 x10-2 y 5 x 10-1), concentración molar del sustrato H2O2 (5 x 10-3; 5 x 10-2 y 5 x 10-1) y pH de solución reguladora de fosfato0,1 mol L-1 (6,2; 7,2 y 8,2). La respuesta analizada fue la intensidad del color desarrollada clasificada como 0 (ningúndesarrollo de color), 1 (intensidad de color baja), 2 (intensidad de color media) y 3 (intensidad de color alta). Buscandomaximizar la respuesta, las condiciones óptimas fueron: papel cromatográfico, 4,6 x 10-6 mol L-1 HRP, 5 x 10-1 mol L-1 HQ,5 x 10-1 mol L-1 H2O2 y pH 8,2, con una deseabilidad global de 1. En la corroboración experimental de estos resultados,se decidió reemplazar el papel cromatográfico por el papel de filtro “Boeco” ya que la deposición de los reactivos sobreeste papel resultó más sencilla. Posteriormente, se realizó un segundo diseño central compuesto (20 experimentos) de3 factores a 5 niveles en el papel de filtro “Boeco” para ajustar las concentraciones molares de HRP (2,63 x 10-7 a 1,25 x10-4), HQ (0,5 a 1,25) y H2O2 (0,5 a 1,25).La respuesta analizada fue la intensidad del color como en el diseño anterior. Al maximizar la respuesta, las condicionesóptimas fueron: 8,77 x 10-6 mol L-1 HRP, 1,231 mol L-1 HQ y 0,594 mol L-1 H2O2 (relación 2/1 de HQ/ H2O2).Debido a que a concentraciones mayores a 0,5 mol L-1 de HQ, esta solución se vuelve más inestable y se acelera elproceso de oxidación natural; y con el propósito de desarrollar un ensayo en tira de papel estable se decidió mantenerla relación de sustratos de 2/1 pero en una menor concentración (0,5 mol L-1 HQ y 0,25 mol L-1 H2O2).En estas condiciones, se evaluaron diferentes concentraciones de glifosato (Pestanal) desde 0,01 a 100 mg L-1, observandoun aumento de la intensidad de color respecto al ensayo sin agregado de herbicida. Para mejorar la sensibilidad delensayo en tira de papel se tomaron fotos con la cámara (resolución 64 Mpx) de un celular Motorola moto g(30) yse procesaron con el programa Photometrix4 instalado en el mismo celular. Se empleó la técnica de correlación linealsimple para análisis univariado tomando las fotos sobre un soporte a una distancia de 8 cm del papel, con luz ambientede 265 ± 10 Lux y un tamaño de zona de interés de 16 x 16 px. Las imágenes fueron convertidas por el programa ahistogramas RGB.En el análisis cuantitativo, las respuestas se graficaron en función al logaritmo de la concentraciónmolar de glifosato y se construyó una curva de calibración, cuyos límites de detección y cuantificación fueron 3,9 y 56μg L-1, respectivamente. El rango lineal estuvo comprendido desde 0,056 a 10 mg L-1. Cualitativamente para clasificar alas muestras como negativas o sospechosas a glifosato, se estableció un valor de corte (límite de decisión = CCα) de 2μgL-1. Se realizarán más ensayos para completar la validación de la metodología y aplicar el dispositivo a la detección deglifosato en muestras biológicas y ambientales.