04 enero, 2012

Desarrollan técnica para detectar esporas de ántrax en sobres cerrados

Científicos usaron una variante de la espectroscopía Raman.

CARS

Desde el 11 de Septiembre del 2001, Estados Unidos ha reforzado las medidas de seguridad de sus aeropuertos y servicios postales ante la amenaza de cualquier atentado terrorista. Una forma típica de ataque es a través de agentes infecciosos sumamente virulentos y cuyo tratamiento es ineficiente o inexistente (bioterrorismo). Tal es el miedo que hace poco se ha puesto una moratoria a la publicación de dos artículos —uno en Science y otro en Naturesobre el desarrollo en el laboratorio de una cepa de la gripe H5N1 sumamente virulenta.

El problema es que las técnicas empleadas para detectar cualquier tipo de espora o partícula viral dentro de sobres y cartas son ineficientes. La resolución obtenida o la interferencia con otros compuestos presentes dentro (Ej.: papeles, polvo y otros químicos no peligrosos) dificultan el trabajo.

Un grupo de investigadores estadounidenses liderados por el Dr. Rajan Arora de la Universidad de Wisconsin han logrado detectar la presencia de esporas de ántrax dentro de sobres cerrados usando una variante de la espectroscopía Raman según un artículo publicado el 3 de Enero en PNAS.

De manera sencilla, la espectroscopía Raman se basa en el cambio de la frecuencia de los fotones de luz al interactuar con las moléculas. Esto dependerá de la rotación y vibración de los enlaces. Cada molécula tiene un patrón específico de dispersión que permite identificarlo. El problema es que el papel y todo lo que haya dentro de los sobres interfieren con la luz incidente y la señal emitida por el componente de interés disminuyendo considerablemente su intensidad o creando un ruido de fondo.

La solución llegó en el 2002 cuando Scully et al. mejoraron la intensidad de la señal usando la espectroscopía de dispersión anti-Stokes Raman coherente (CARS). Esta técnica genera un estado de máxima coherencia molecular que se da cuando las moléculas oscilan a una amplitud máxima y todas al unísono. En el presente estudio, Arora y sus colaboradores combinaron CARS con la microscopía Raman coherente para reducir la interferencia del medio y aumentar la rapidez de detección de esporas de ántrax dentro de sobres cerrados. Para ello usaron pulsos cortos de dos rayos láser combinados y enfocados sobre la muestra permitiendo obtener un espectro de dispersión de buena resolución.

Para demostrar la eficacia de la técnica, los investigadores pusieron dentro de unos sobres cerrados un poco de ácido dipicolínico (DPA), el principal componente de las esporas del ántrax, y lograron identificar claramente su patrón de dispersión. Para complicar la cosa, mezclaron el DPA con polvo de tiza, para ver si la técnica era capaz de diferenciarlos. Como era de esperarse, la microespectroscopía CARS lo pudo hacer aunque la intensidad de la señal se redujo de manera considerable. Además, la técnica no sólo permitió identificar los componentes sino determinar su ubicación y hasta concentración dentro del sobre.

La velocidad de análisis es de aproximadamente 100ms por campo de observación, no muy rápida como para analizar un sobre entero de forma instantánea. Sin embargo, esta técnica puede emplearse junto a otras como la microscopía óptica de transmisión para hacer el CARS sólo en regiones sospechosas del sobre.


Referencia:

ResearchBlogging.orgArora, R., Petrov, G., Yakovlev, V., & Scully, M. (2012). Detecting anthrax in the mail by coherent Raman microspectroscopy Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1115242108

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