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Nanotecnología y seguridad alimentaria

El desarrollo de herramientas miniaturizadas de detección de microorganismos ayudaría a obtener instrumentos universales de control y calidad microbiológica

Imagen: Ariana Taylor-Stanley/Flickr

Desde el punto de vista del consumidor cada vez es más importante tener una garantía total de la seguridad y la calidad de los alimentos. En el ámbito industrial, la comercialización de alimentos seguros pasa por identificar, lo antes posible, los problemas de contaminación. Para ello, es necesario desarrollar técnicas cada vez más rápidas y precisas, algo en lo que ha ayudado el progreso de la biotecnología, que ha facilitado el desarrollo de tecnologías previas como las trampas ópticas, los rayos láser, el barrido electrónico y los microscopios de efecto túnel.

Todas estas herramientas permiten al biotecnólogo un mayor conocimiento y una mejor caracterización y control de las células vivas. En la actualidad, las nanomáquinas y los materiales bioinspirados se forman mediante auto-ensamblado, impresión molecular y otras técnicas de montaje. La I+D en nanobiotecnología tiene un futuro vastísimo por delante, particularmente en áreas como los medicamentos, de los que el 50% útiles son hidrofóbicos y para los que la reducción del tamaño de las partículas farmacológicas a nanoescala podría mejorar su administración.

Por otro lado, los nanomateriales con altos niveles de porosidad son idóneos para conseguir una aplicación de medicamentos más controlada. En terapia génica, el éxito depende del desarrollo de vectores génicos seguros y eficaces. Los vectores no virales, las nanopartículas, los complejos lípidos y los polímeros con ADN han sido propuestos como alternativas a los virus, utilizados para introducir genes específicos en determinadas células.

Los avances en la nanotecnología pronto se materializarán en el perfeccionamiento de la preparación de tales nanopartículas de ADN. Por último, los nanobiosensores tienen varias aplicaciones inmediatas en investigación genérica, entre las que cabría destacar la monitorización de los componentes nanométricos inherentes a las células vivas y la detección de amenazas biológicas.

Coexisten, no obstante, varios problemas asociados a la comercialización de la nanotecnología. A menudo se cita el rendimiento superior de los transistores elaborados con nanotubos de carbón. Desafortunadamente, es casi imposible producir tales transistores en masa para la fabricación de chips informáticos. De igual modo, todavía quedan muchos retos por superar en relación a la síntesis y al procesado de nanopartículas portadoras de fármacos a nivel comercial. Otro asunto de importancia crítica es la integración de nanoestructuras o nanodispositivos dentro de los sistemas o plataformas más amplias, a escala humana, que los rodean, de forma que puedan ser utilizados como componentes de dispositivos electrónicos o sensores, entre otros.

Las nanoestructuras son a menudo inestables debido al reducido tamaño de sus constituyentes y a su alta actividad química. Por lo tanto, un reto importante es aumentar la estabilidad térmica, química y estructural de estos materiales, y de los dispositivos fabricados con ellos. El mayor problema al que podría tener que enfrentarse la nanotecnología, en su afán por comercializarse, es el coste de producción.

Detección de microorganismos

La lista de microorganismos de análisis obligatorio es cada vez mayor En la actualidad, los estándares aceptados para la detección de microorganismos se basan en su cultivo a partir del alimento hasta llegar a su aislamiento e identificación en medios selectivos. Es un proceso sencillo pero que requiere mucho tiempo. Los análisis microbiológicos tradicionales se complementan con varias tecnologías rápidas de biología molecular que son capaces de identificar los microorganismos contaminantes, incluyendo la detección por ELISA (Enzyme Linked Inmunosorbent Assay), que permite determinar la presencia de proteínas de superficie o secretadas por los microorganismos, la PCR cuantitativa (Reacción en Cadena de la Polimerasa), que permite amplificar fragmentos de ADN o, en combinación con una reacción de trascripción inversa, el ARN de los microorganismos.

Dado que muchos alimentos son procesados a partir de materias primas crudas con una cierta contaminación en origen, e incluso con microorganismos patógenos, es necesario aplicar diversas tecnologías para la reducción de los microorganismos, con la consiguiente reducción e incluso eliminación del peligro. En estos casos, las tecnologías podrían dar detecciones positivas ya que si existen antígenos o material genético se podrían obtener resultados que eliminan la presencia de microorganismos vivos. Por este motivo, nos encontramos con una premisa cierta: siempre tenemos que ser capaces de detectar microorganismos vivos puesto que los muertos no nos afectarán de forma negativa.

En el mercado podemos encontrar varios protocolos ya listos para utilizar y con fiabilidad para la detección de organismos vivos. Entre ellos, kits de detección por PCR cuantitativa, por ejemplo Lightcycler Foodproof Salmonella, Listeria monocytogenes, E. coli O157 y Listeria-genus kits de la empresa Roche. La desventaja de los kits de detección es que requieren la implantación de un laboratorio de biología molecular y que el esfuerzo del análisis es directamente proporcional al número de microorganismos a analizar.

Efectivamente, la lista de microorganismos obligatorios y aconsejables para analizar es cada vez más elevada, y es previsible que en el futuro sea bueno poder distinguir entre diferentes cepas relacionadas, las cuales pueden presentar un riesgo para el consumidor completamente diferente. Por lo tanto, es deseable desarrollar sistemas baratos que permitan analizar múltiples (décimas o incluso centenares) microorganismos o variantes de manera simultánea, y se puedan llevar a término in situ de forma sencilla y fácil para los técnicos de producción.

El desarrollo y la producción de herramientas miniaturizadas de detección de microorganismos enfocados a alimentos específicos y a los microorganismos contaminantes característicos puede abrir la posibilidad de desarrollar herramientas de control de seguridad y calidad microbiológica universales, lo que podría favorecer la estandarización.

COSTES DE LA NO CALIDAD

El desarrollo de técnicas cada vez más rápidas y más precisas se hace más evidente en las empresas de tamaño medio o grande, con marcas conocidas y de alto prestigio. Sin embargo, las industrias más pequeñas aún siguen valorando el coste del análisis antes de hacer una elección. En estos casos el tamaño sí puede afectar. A mayor prestigio y mayor introducción en el mercado, los costes de seguridad se relativizan con el fin de no tener problemas y evitar pérdidas de confianza y de clientes. En el extremo contrario, si se valoran los costes, se consiguen peores resultados o datos en mucho tiempo, lo que implica un mayor coste por pérdidas o disconformidades que no se llegan a valorar económicamente.

Por este motivo, la aplicación de tecnología novedosa y rápida vendrá de la mano de los productores más importantes, que consiguen invertir cantidades importantes de recursos a la innovación. Y es que en la mayoría de las ocasiones el control de los alimentos está asociado a un coste elevado, que incluye una toma de muestra representativa y un análisis por protocolos. Ante esta situación, es frecuente que se seleccionen análisis baratos y sin un programa adecuado de gestión de los resultados de análisis. Sin embargo, cuando tenemos un rechazo de producto por disconformidades, el coste es mucho más importante.

Una devolución implica que hay que asumir el coste de la producción, el coste del transporte y, dependiendo de la contaminación, los costes de destrucción o eliminación de la mercancía. En muchas ocasiones, es el propio autocontrol el que lleva a la existencia de lotes rechazados, ya que si el alimento es perecedero no puede mantenerse una semana para la obtención de resultados analíticos. La existencia de controles adecuados en tiempo y coste implicará una reducción de costes y un incremento de los beneficios puesto que, en muchas ocasiones, el hecho de no tener rechazos supone un beneficio que puede llegar a pagar los controles.

Bibliografía

  • Phillips KA, Van Bebber SL. 2006. Regulatory perspectives on pharmacogenomics: a review of the literature on key issues faced by the United States food and drug administration. Med. Care Res. Rev. 63(3):301-26.

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