Estrategias para el análisis por luminiscencia de micotoxinas de alternanaria utilizando polímeros de impronta molecular como elementos de reconocimiento

Resumen

La contaminación de alimentos por hongos conlleva importantes pérdidas económicas y es una amenaza para la salud, ya que dichos hongos producen metabolitos secundarios (micotoxinas) que pueden resultar tóxicos. Estas son moléculas de pequeño a mediano tamaño, estables, y difíciles de eliminar de los alimentos. Algunos de los hongos más comunes en productos agrícolas pertenecen a la familia Alternaria, que liberan micotoxinas de diversos tipos estructurales. Las cinco principales son: alternariol (AOH), alternariol monometil éter (AME) y altenueno (benzopironas); ácido tenuazónico (TeA, un ácido tetrámico) y altertoxina-I. Estas toxinas pueden encontrarse en cereales, granos, frutas, vegetales y en comida procesada como cerveza, vino o derivados de tomate. Muchas de estas sustancias son mutagénas, teratógenas y/o cancerígenas. Los métodos empleados actualmente para detectar y cuantificarlas se basan, en su mayoría, en el tándem cromatografía- espectrometría de masas. A pesar de que estas técnicas son muy sensibles, son costosas en tiempo y dinero. En la Tesis se desarrollan nuevas estrategias para el análisis de micotoxinas de Alternaria (AOH, AME y TeA) combinando técnicas de luminiscencia para detección sensible, con polímeros de ¿impronta molecular¿ (MIPs, del inglés ¿molecularly imprinted polymers¿) como elementos de reconocimiento biomiméticos. Estos materiales se producen siguiendo un procedimiento en el que un sucedáneo de la molécula diana (micotoxina) se usa como plantilla en la polimerización, generando cavidades complementarias en forma y propiedades químicas a la plantilla. Tras eliminar ésta tras la polimerización, las cavidades actúan como ¿receptores¿ selectivos a la diana. A pesar de que la afinidad de enlace no es tan elevada como en el caso de receptores naturales como los anticuerpos, es suficiente para muchas aplicaciones. La ventaja principal frente a los anticuerpos es que los MIPs son más estables, baratos y fáciles de integrar en procesos industriales de fabricación. Las principales contribuciones de esta Tesis son: - La creación racional de MIPs mediante el diseño y síntesis de análogos moleculares de AOH y AME, la preparación y caracterización de bibliotecas de polímeros para la selección de los mejores monómeros funcionales, plantillas y entrecruzantes, y el estudio de las propiedades de reconocimiento de los MIPs por técnicas de extracción en fase sólida (SPE). Para la optimización de la composición de los polímeros, los MIPs se han preparado inicialmente en masa (bulk). Las mezclas de monómeros, entrecruzantes, plantilla y porógeno óptimas se han empleado después para la preparación de micropartículas porosas que aceleren la cinética de transferencia de masa durante los procesos de lavado de la plantilla y posterior re-enlace del analito. - El uso de técnicas espectroscópicas para la detección de la unión del analito a los MIPs (intensidad de emisión, anisotropía de fluorescencia, emisión resuelta en el tiempo, o detección tardía de la luminiscencia). Se proponen diferentes estrategias para la detección en función de si el propio analito es fluorescente (e.g. AOH y AME) o no lo es (e.g. TeA). En el segundo caso, fue necesaria la preparación de un MIP dopado con quelatos luminiscentes de Eu(III). También se ha explorado la posibilidad de emplear monómeros fluorescentes derivados del pireno para la fabricación de MIPs y para monitorizar la unión de AOH o AME en las cavidades mediante la desactivación (quenching) que provocan en la fluorescencia de algunos de los nuevos monómeros. Los resultados de esta Tesis representan un avance en el diseño racional de MIPs, en la implementación de técnicas de fluorescencia para el análisis de micotoxinas empleando elementos de reconocimiento biomiméticos, y en la síntesis de moléculas análogas de micotoxinas que han demostrado utilidad como plantilla molecular para la preparación de MIPs selectivos.