“El desarrollo tiene dos partes: un reactivo más sensible que los tradicionales y un programa en el celular que analiza la imagen capturada para convertir ese color en un número preciso”

Un equipo de investigadores del CONICET y de la Universidad de Buenos Aires, entre ellos el nacido en Chivilcoy, Álvaro Recoulat Angelini (doctor en Bioquímica por la UBA e investigador),  desarrolló un sistema portátil basado en teléfonos celulares que permite medir de forma rápida, precisa y económica el fosfato (PO₄³⁻), un compuesto químico esencial para múltiples procesos biológicos, productivos y ambientales.

El dispositivo puede determinar concentraciones de fosfato en suelo, agua y muestras humanas, lo que abre aplicaciones directas en diagnóstico médico, agricultura y monitoreo de calidad ambiental. Actualmente, el sistema está siendo evaluado para su patente y comercialización.

En el ámbito de la salud, la medición de fosfato es central para detectar enfermedades poco frecuentes como el raquitismo hipofosfatémico autosómico o la hipofosfatemia ligada al cromosoma X, incluidas en el Registro Nacional de Enfermedades Poco Frecuentes. Estas patologías representan un desafío clínico porque, debido a su baja incidencia, suelen escapar a controles bioquímicos habituales.

En el sector agropecuario, el impacto es igualmente relevante. En Argentina, aproximadamente el 60% de las tierras cultivadas presenta niveles de fosfato por debajo del rango crítico, lo que afecta el rendimiento de los cultivos. Contar con un método sencillo y portátil para medir este nutriente puede optimizar decisiones productivas y reducir costos.

Los autores del estudio que describen el desarrollo: Gabriela Elena Gómez, José María Delfino, Álvaro Recoulat Angelini y Luis González Flecha.

El desarrollo fue publicado en la revista científica internacional Talanta, especializada en química analítica.

 Cómo funciona la tecnología

El procedimiento es técnicamente simple. Tras agregar un reactivo a la muestra, se genera un color verde (por la presencia de verde de malaquita) en aproximadamente 30 minutos. La intensidad del color es proporcional a la concentración de fosfato. Esa intensidad puede cuantificarse mediante la medición de la absorbancia en la región roja del espectro electromagnético.

Aquí es donde interviene el teléfono celular. Los sensores CMOS de la cámara convierten la luz en señales digitales. Cada píxel registra niveles de intensidad en una escala de 0 a 255. A partir de esos datos se calcula una “absorbancia digital”, análoga a la utilizada en espectrofotometría clásica, lo que permite determinar la concentración del compuesto. Para ello se empleó un software de código abierto desarrollado por José María Delfino, investigador ad honorem del CONICET y coautor del trabajo.

Uno de los avances centrales fue la mejora del reactivo químico. Los métodos convencionales requerían preparar la solución cada vez que se realizaba una medición. En cambio, el equipo incorporó un copolímero ampliamente usado en farmacología, Pluronic® F-68, que permite conservar el reactivo más de un año a temperatura ambiente sin pérdida significativa de sensibilidad. Además, la formulación optimizada alcanzó una sensibilidad aproximadamente 30 veces superior al método clásico de Fiske–Subbarow.

 Aplicaciones estratégicas

Además de salud y agricultura, la metodología puede utilizarse para el control de calidad del agua. El exceso de fosfato —producto de fertilización intensiva o efluentes industriales y domiciliarios— puede provocar eutrofización y degradación ambiental.

En investigación básica, el sistema también permite medir fosfato liberado por enzimas que hidrolizan biomoléculas como el ATP, molécula clave en los procesos de transferencia energética celular.

El equipo ya trabaja con el área de transferencia tecnológica del CONICET y la UBA en el diseño de un kit comercial para su implementación en laboratorios, cooperativas, empresas agropecuarias, industrias de fertilizantes y organismos de control ambiental. Se están evaluando convenios con pymes argentinas para su producción y eventual patentamiento.

La posibilidad de realizar mediciones in situ con dispositivos accesibles anticipa una transformación profunda en la instrumentación óptica de uso analítico, con mayor descentralización y reducción de costos.

ALVARO RECOULAT ANGELINI

El doctor en Bioquímica e Investigador comentó en La Mañana del Centro que, el proyecto surgió como una ramificación de su investigación básica sobre proteínas que transportan cobre, logrando crear un reactivo que cambia de color según la cantidad de fosfato presente en una muestra.

“Ingresé hace diez años a hacer el doctorado y el estudio de fosfato surgió a partir de otras clases de líneas investigativas porque el interés estaba en estudiar una enzima cuyo producto de reacción era el fosfato”, dijo, y amplió que en principio, “tomamos lo que ya sabíamos de ciertos compuestos en relación a cómo se puede revelar y generar una señal para asociar la cantidad de fosfato que tiene una muestra, nos llevó a impulsar distintos métodos para optimizar la medida buscando detectar menor cantidad de fosfato dentro de las muestras que nos interesaban en pos de obtener información dentro de mi plan de tesis de investigación”.

-¿Qué es el fosfato?

-El fosfato es muy importante para la vida porque prácticamente se encuentra en todas las vías moléculas, en el esqueleto del ADN las bases nitrogenadas están unidas por el fosfato y fosfolípido que forman las paredes de las membranas celulares logrando que las células puedan tener un compartimiento separado del ambiente externo. El ATP es la molécula que nos interesa porque están en las enzimas que trabajamos lo agarran e hidrolizan liberando una clase de fosfato cuya ruptura aprovecha la energía de esa liberación para hacer una función que en el caso de nuestras proteínas consistía en transportar cobre pero hay montón de enzimas o proteínas que hacen funciones dentro de la célula a partir de hidrólisis de ATP.

El fosfato está involucrado en todos los aspectos de la vida generalmente en todos los seres vivos también plantas, bacterias en cualquier tipo de cadena evolutiva.

-¿Cómo se vinculan el reactivo con el teléfono celular?

-El desarrollo tiene dos partes: un reactivo más sensible que los tradicionales y un programa en el celular que analiza la imagen capturada para convertir ese color en un número preciso. La parte de determinar fosfato fue optimizar un reactivo al que se le agrega una muestra acuosa y proporciona un color asociado a la cantidad que tiene; utilizamos herramientas o equipos que pueden dar un número a ese color y con eso, podemos tener una idea de cuanto fosfato tiene lo que a nosotros nos interesa.

Por la parte del celular es principalmente de detección y cómo se le da un número a ese color verde, en lugar de utilizar un equipo tradicional de laboratorio se utiliza el teléfono móvil que al tomar una imagen digital a través de los filtros que son rojo, verde y azul podemos llegar a utilizar un programa de procesamiento de imagen que agarre cada pixel asociado al color verde de esa muestra para cuantificar, comparar una muestra incógnita con una que sabemos cuánto fosfato tiene que da un determinado color para tener un número a la cantidad que puede tener.

Ya veníamos trabajando y mejorando el reactivo haciéndolo más estable sacando publicaciones alusivas al método, es lo que estamos tratando de patentar para que sea utilizado de manera comercial para quien lo necesite. La combinación de ambos nos dio la oportunidad, además que cualquiera pueda aplicar el reactivo cuyo paso es bastante simple con su teléfono celular con la utilización del algoritmo y programa asociado se puede tener un número aproximado de la cantidad de fosfato de una determinada muestra.

La parte del reactivo está en vías de ser patentado, la parte de detección por parte del celular se está tratando de implementar un programa para que se pueda hacer todo directamente del teléfono celular.

-¿El sector agrícola se mostró interesado?

-Nos sorprendió el interés del sector agropecuario. En nuestro trabajo probamos muestras de suelo y demostramos que el método es capaz de detectar el fosfato presente. Esto permitiría levantar una muestra en el campo, tratarla, agregar el reactivo y obtener el resultado en tiempo real con el celular. Estamos buscando que sea lo más práctico posible: agregar la gota, sacar la foto y que el celular te dé la respuesta.