“Plant chip”, toda una innovación tecnológica orientada al Medio Ambiente. "En este dispositivo las raíces crecen en canales independientes, lo que permite su observación y medición directas, sin interrumpir el experimento"

Tal es la denominación simplificada de “Dispositivos para el diagnóstico y monitoreo de ensayos biológicos combinados con teléfonos celulares”, un proyecto en el que trabajaron los Dres. Claudio Berli y Maia Lescano** y la Lic. Joana Macagno***, y que este mes obtuvo una mención destacada del Jurado de los Premios InnovaT 25.
¿De qué trata “Plant chip”, Lic. Macagno?
“Plant chip” es un dispositivo de análisis sistemático y lectura directa de la germinación de semillas y elongación radicular. Se diseñó para realizar bioensayos de toxicidad de muestras líquidas bajo los requerimientos de normas nacionales e internacionales. Estos ensayos se utilizan para diagnóstico y monitoreo ambiental desde la década del 80 y su uso está en constante crecimiento debido a que han demostrado ser valiosos indicadores toxicológicos. El ensayo convencional se realiza en placas de Petri, donde se hacen germinar 20 semillas. Allí las raíces crecen aleatoriamente y entrelazadas, lo cual hace muy laboriosa la etapa de la medición de la longitud pues cada plántula se debe extraer y alinear cuidadosamente. Y desde luego, el proceso de medición interrumpe el experimento.
Entonces, Plant chip es una superación de lo anterior…
Así es. En este nuevo dispositivo las raíces crecen en canales independientes, lo que permite su observación y medición directas, sin interrumpir el experimento. Asimismo, se pueden hacer capturas fotográficas con cámaras digitales o teléfonos móviles, lo cual posibilita almacenar los datos del experimento para posterior análisis de imágenes. De esta manera, la plataforma permite realizar estudios en función del tiempo y obtener información durante el transcurso del experimento. Este potencial expande enormemente las posibilidades del bioensayo al proveer una visión inaudita de los eventos biológicos que ocurren en el tiempo de incubación.
¿Por qué es una tecnología orientada al Medio Ambiente, Dra. Lescano?
Los ensayos de fitotoxicidad en semillas tienen en cuenta que la germinación es el primer paso de intercambio de material entre el ambiente y la planta en desarrollo; por eso, parámetros simples como el número de semillas germinadas y la longitud de la raíz contienen mucha información del micro ambiente donde germina la semilla. Por lo tanto, estos parámetros son indicadores de la calidad de suelos y se utilizan con varios fines, desde la detección indirecta de contaminantes hasta la evaluación de tratamientos de remediación. Los ensayos están estandarizados y son recomendados para diagnóstico y monitoreo ambiental por organismos nacionales tales como el IRAM, e internacionales como la Agencia de Promoción Ambiental de Estados Unidos (US EPA) y la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos de Europa (OECD).
¿Cuánto tiempo de trabajo en laboratorio insumió?
El tiempo de desarrollo fue de menos de un año, desde la observación del problema hasta la validación de los resultados obtenidos con la nueva plataforma. En el medio están las etapas de diseño, fabricación de los dispositivos y realización de bioensayos, siguiendo un proceso iterativo típico hasta obtener el dispositivo final. Claro está que en este breve lapso no estamos incluyendo todo el tiempo invertido detrás, lo que llamaríamos el conocimiento o la experticia de los grupos de trabajo. Por eso es importante mencionar que, por un lado, la realización de los bioensayos con el sistema tradicional se lleva a cabo, desde hace algunos años, en el Laboratorio de Ingeniería de Fotorreactores y Tecnologías Ambientales, donde la Dra. Cristina Zalazar coordina el estudio de diversos procesos fisicoquímicos y biológicos para el tratamiento de contaminantes de alto impacto ambiental, fundamentalmente agroquímicos, y también los procesos de biorremediación mediante lechos biológicos. Por otra parte, el Grupo de Microfluídica tiene ya una acumulada experiencia en el diseño y modelado de microdispositivos para ensayos de laboratorio, los denominados “Laboratorios en chips” (“Lab on a chip”), con diversas aplicaciones. La sinergia entre los grupos nos llevó rápidamente a esta nueva plataforma de ensayos, y desde luego continuamos trabajando con nuevas ideas relacionadas.
¿Hay antecedentes nacionales o internacionales de un dispositivo así, Dr. Berli?
En el ámbito nacional entendemos que no, y precisamente por eso estamos realizando un estudio de patentabilidad. A nivel internacional existen dispositivos similares a “Plant chip”, algunos se emplean para realizar análisis fenotípicos y estudios microscópicos de las raíces, y otros se centran en las partes aéreas de las plántulas. En este sentido, se debe notar que la aceptación de nuestro trabajo en una revista internacional muy calificada indica que el dispositivo desarrollado para el crecimiento confinado de raíces tiene aspectos originales. Asimismo, una componente importante de la innovación es el acople del dispositivo de ensayos con la telefonía móvil, lo cual permite no solo la toma de imágenes sino también el tratamiento de datos y la transmisión de los mismos. Esta integración de tecnologías ofrece enormes ventajas, como lo estamos observando cotidianamente en varias disciplinas, y ha sido muy valorada en la evaluación del proyecto.
¿Quiénes serían los principales destinatarios de este proyecto? ¿De qué perfil de potenciales interesados se puede hablar?
Como se mencionó antes, los bioensayos de fitotoxicidad se utilizan para evaluar y monitorear la calidad de aguas y suelos. Y sabemos que no solo la actividad productiva sino también la actividad humana misma, sobre todo en las grandes ciudades, genera efluentes con alta carga de contaminantes que deben ser tratados y monitoreados. Por eso es que la utilización de la plataforma debería ser de interés para empresas del sector agroindustrial que debe asegurar la correcta disposición de efluentes, empresas que produzcan compost y vermicompost que deben asegurar la calidad, o empresas que produzcan fertilizantes o biofertilizantes y necesiten evaluar su toxicidad. Por otra parte, al tratarse de una herramienta de laboratorio muy eficiente para observar el desarrollo de pequeñas plantas, los dispositivos son también de interés en diferentes Institutos o Laboratorios I+D para aplicarlos al estudio de semillas de plantas-modelo o a la selección de plantas de interés agronómico.
¿Es un desarrollo costoso?
El dispositivo es más costoso que una caja de Petri, pero sus prestaciones son muy superiores, lo que no hace justa la comparación. Por otra parte, los costos de desarrollo son siempre relativamente altos al tratarse de pocos dispositivos, fabricados individualmente. Una eventual producción a escala resultaría en dispositivos de costo muy accesible para el mercado local.
¿Por qué eligió el Jurado el trabajo de ustedes para otorgarles una mención?
Porque consideró innovador y superador el reemplazo de un ensayo para estimar contaminación ambiental, que actualmente se realiza en placa de Petri, por una nueva plataforma que provee ventajas en cuanto al costo operativo y la reproducibilidad. Además, destacó que el impacto se basa en que haría el análisis más sencillo y sensible.
Y a criterio de ustedes, ¿en qué aspecto específico radica su importancia?
En cuanto a los aspectos técnicos, los dispositivos de microfluídica son plataformas versátiles, capaces de proveer un control preciso de microambientes, acoplarse a la toma de datos a través de imágenes de alta resolución y, sobre todo, adaptarse a las necesidades particulares de los ensayos. Pero, para nosotros, creo que el aspecto más importante es la posibilidad de aportar soluciones a necesidades reales. Y también le damos mucho valor al carácter del trabajo, el cual es totalmente multidisciplinario y requiere de complementar capacidades para, por un lado, abordar el desarrollo de los microdispositivos, desde el concepto hasta la fabricación, y por el otro, realizar las pruebas del concepto y las técnicas de validación necesarias. El proyecto, sin dudas, contribuirá a establecer futuras líneas de trabajo en temas muy relevantes para nuestra región.

(*) Investigador Principal del CONICET y Prof. Titular UNL.

(**) Investigadora Asistente y Prof. Adjunta UNL.

(***) Becaria Doctoral del CONICET.

Entrevistó: Lic. Enrique A. Rabe (ÁCS/CONICET Santa Fe).