Espectrometría de masas con sistema de plasma

La técnica de espectrometría de masas es utilizada en los laboratorios de todo el mundo para conocer la composición de alimentos o plantas, la cual implica procesos prolongados y altos costos.

Con el propósito de hacer más eficiente en tiempo y recursos el análisis molecular de muestras biológicas, científicos del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) Unidad Irapuato desarrollaron un sistema de ionización con plasma de baja temperatura que permite identificar la localización exacta de las moléculas.

En el marco del IV Congreso de la Red de Oficinas de Transferencia de Tecnología en México (Red OTT), Abigail Moreno Pedraza, estudiante de doctorado en el Laboratorio de Análisis Bioquímico e Instrumental de ese centro de investigación perteneciente al Instituto Politécnico Nacional (IPN), comparte con la Agencia Informativa Conacyt este desarrollo.

En entrevista, explica que esta innovación tecnológica —creada por el doctor Robert Winkler, responsable del laboratorio, y por la estudiante Sandra Martínez Jarquín-— cuenta con una patente en México y con otras en Estados Unidos y Europa a través del Tratado de Cooperación en materia de Patentes (PCT, por sus siglas en inglés).

A través de la transferencia de tecnología, los investigadores pretenden que este sistema de plasma de baja temperatura (LTP-Jet) llegue a centros de investigación y universidades a fin de optimizar los recursos en sus laboratorios, con la opción de no dañar el producto y de hacer las pruebas en menor tiempo.

El desarrollo ha sido probado con exitosos resultados en investigaciones en torno al chile, para detectar la capsaicina —compuesto químico que da el picor característico a este fruto—, y al café, a fin de analizar sus compuestos químicos y la forma en que afecta el sabor u olor del proceso de tostado al que es sometido.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿En qué consiste este desarrollo?

Abigail Moreno Pedraza (AMP): En el Laboratorio de Análisis Bioquímico e Instrumental de la Unidad Irapuato del Cinvestav trabajamos con espectrometría de masas. Para el análisis se requiere ionizar la muestra y después introducirla al sistema de vacío (donde se encuentra el analizador) que detecta las moléculas.

Se generó este sistema de plasma para ionizar las muestras en condiciones ambientales sin ninguna preparación de la muestra, lo que nos permite ahorrar tiempo y recursos en el proceso de extracción.

Nosotros trabajamos con plantas. Con este sistema ya no se necesita un proceso de preparación y/o extracción, simplemente tomamos la planta, la ponemos debajo del chorro de plasma y automáticamente el aparato detecta las moléculas que están en la superficie de la muestra analizada, la cual puede ser una hoja, alimentos o microorganismos.

AIC: ¿Cómo llegaron a integrar este sistema?

AMP: En 2008 surge la ionización por plasma de baja temperatura en el grupo del doctor G. Cooks en Estados Unidos, pero como el sistema no está a la venta, dentro del laboratorio se decidió construir un prototipo mejorado para el análisis de biomoléculas. Sus creadores, el doctor Robert Winkler y la estudiante de doctorado Sandra Martínez Jarquín, han logrado integrar el sistema de plasma a cualquier analizador de masas.

Esto ha tenido buenos resultados ya que ha facilitado el análisis de biomoléculas y contamos con colaboraciones dentro del centro de investigación con laboratorios interesados en el análisis rápido de sus muestras biológicas.

AIC: ¿Qué lo hace diferente de otros métodos?

AMP: Una de las principales ventajas que presenta esta técnica de ionización es su bajo costo comparándola con fuentes de ionización ya comercializadas. La facilidad de acoplar esta tecnología a espectrómetros de masas existentes hace que el usuario solo adquiera nuestro sistema de ionización y no un espectrómetro de masas completo.

Otra ventaja es que no necesita el uso de solventes, minimizando el daño de la muestra y sobre todo del medio ambiente.

Una tercera ventaja es su tamaño, y actualmente estamos trabajando en llevarlo a la portabilidad para que en campo podamos hacer mediciones directas de compuestos.

Fuente: Facultad de Química, UNAM.Nuestra idea es llevar esta tecnología a la fase comercial para que sea utilizada en universidades y centros de investigación que cuenten con un espectrómetro de masas tradicional, tanto en México como en otros países.

AIC: ¿Cómo funciona?

AMP: El sistema funciona con alto voltaje y un flujo de helio, la combinación de estos dos componentes genera plasma (un gas eléctricamente cargado) que nosotros hacemos incidir directamente sobre la superficie de las muestras, ionizándolas al instante. Estos iones se dirigen al interior del analizador de masas, donde las masas son separadas por su relación masa/carga (m/z).

AIC: ¿Cómo llegas a este proyecto?

AMP: Yo me incorporo al grupo de trabajo dos años después de que fue desarrollado el sistema; comienzo a trabajar con el plasma de baja temperatura como parte de mis estudios de maestría en búsqueda de metabolitos secundarios de microorganismos y la generación de imágenes que nos ayuden a ver su distribución en la superficie de los cultivos.

Actualmente, en mis estudios de doctorado la idea es continuar con la investigación de metabolitos secundarios y su distribución espacial, esta vez en la interacción planta-patógeno.

Al tener esta fuente de ionización nosotros podemos generar imágenes (ayudándonos de un robot de movimiento que también hicimos), en las que podemos ver la localización de las moléculas sobre la superficie de tejidos, y esto nos ayudaría a entender mejor los procesos fisiológicos que están ocurriendo en plantas y en microorganismos.

Por Ana Luisa Guerrero

Pachuca, Hidalgo. 27 de enero de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).