Espinacas que detectan explosivos gracias a la nanotecnología

Un equipo de ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, EEUU) dirigido por el científico Michael Strano ha logrado transformar una planta tan corriente como la espinaca en un avanzado detector de explosivos.  

Lo han hecho incrustando en las hojas de esta planta nanotubos de carbono, que son estructuras tubulares (cilíndricas), cuyo diámetro es del tamaño del nanómetro y que cada vez se usan más en electrónica.

La información que detectan las espinacas gracias a este invento es enviada además por la propia planta hacia un dispositivo portátil similar a un smartphone. El sistema es un ejemplo de los novedosos sistemas electrónicos que se están desarrollando en el marco de la “nanobiónica vegetal”, que consiste en incorporar nanopartículas a las plantas para que estas alcancen funciones que antes no tenían.

Cómo funciona

En este caso, las espinacas fueron diseñadas para detectar compuestos químicos conocidos como nitroaromáticos, a menudo utilizados en minas terrestres y otros explosivos.

Cuando uno de estos productos químicos está presente en el agua subterránea muestreada por la planta, los nanotubos de carbono incrustados en sus hojas emiten una señal fluorescente que se puede leer con una cámara infrarroja. Además, la cámara se puede conectar a una computadora pequeña similar a un teléfono inteligente, que envía un correo electrónico al usuario.

Para todo ello, los investigadores incorporaron sensores para compuestos nitroaromáticos en las hojas de las plantas. Lo hicieron usando una técnica que consiste en aplicar una solución de nanopartículas a la parte inferior de la hoja.  Más concretamente, los científicos colocaron los sensores en una capa foliar conocida como mesófilo, que es donde tiene lugar la mayor parte de la fotosíntesis.

También incorporan nanotubos de carbono que emiten una señal fluorescente constante para determinar si el sensor de explosivos ha detectado algo. Así, si en el agua hay alguna molécula explosiva, en 10 minutos la planta la recoja entre sus hojas, y así dicha molécula entra en contacto con los detectores

A continuación, los nanotubos de las hojas emiten una señal de luz cercana al infrarrojo que es detectada con una pequeña cámara infrarroja conectada a un pequeño ordenador, Raspberry Pi. La señal podría también ser detectada con un teléfono inteligente quitando el filtro infrarrojo que la mayoría de los teléfonos de la cámara tienen, explican los autores del avance.

Avance anterior

Ya hablamos hace dos años de este equipo del MIT en Tendencias21, con motivo de la primera demostración que hicieron de su “nanobiónica vegetal”. Entonces, el equipo introdujo nanotubos de carbono en los cloroplastos de un tipo de planta, con resultados sorprendentes.

Por una parte, consiguieron aumentar así en un 30% la capacidad de dicha planta de obtener energía a partir la luz. Por otra, la convirtieron en detectora de contaminantes medioambientales.  

¿Por qué se han elegido las plantas para tal fin? Porque las plantas son ideales para monitorear el medio ambiente, ya que reciben mucha información de su entorno, explica Strano.

"Las plantas son muy buenas analizando químicos. Tienen una extensa red de raíces que se extiende por el suelo, están constantemente en contacto con el agua subterránea y además transportan esa agua por sus hojas", añade el investigador

Referencia bibliográfica:

Min Hao Wong, Juan P. Giraldo, Seon-Yeong Kwak, Volodymyr B. Koman, Rosalie Sinclair, Tedrick Thomas Salim Lew, Gili Bisker, Pingwei Liu, Michael S. Strano. Nitroaromatic detection and infrared communication from wild-type plants using plant nanobionics. Nature Materials (2016). DOI: 10.1038/nmat4771.