1. BIOSENSORES PARA
LA DETECCIÓN DE
MERCURIO EN SUELOS
CONTAMINADOS
Lucy L. Coria Oriundo
Tecnologías de Remediación Ambiental
Dr. Adolfo La Rosa Toro Gómez

2. ESQUEMA DE LA PRESENTACIÓN
Muestras de Suelos
Biosensores de
células
Plantas sensor
Biosensores de
proteínas
Materiales y Resultados y Biosensores de
Resumen Introducción Conclusiones
Métodos Discusiones células
Plantas sensor
Biosensores de
proteínas
Sensor iso-enzima
Análisis de Hg total
en plantas y
muestras de suelo

3. RESUMEN
Biosensores: Conjunto Muestra: Recolectada
de células bacterianas de un jardín
y proteínas bacteriales contaminado desde
que enlacen a metales hace 25 años.
pesados.
Sensores: Biosensor
La concentración de
basado en proteínas,
mercurio total es
basado en conjunto de
comparada con la
células bacterianas y
obtenida por AAS.
un sensor de plantas.

4. INTRODUCCIÓN
EL MERCURIO un metal
sumamente usado y
alarmantemente
tóxico.
Las plantas pueden tomar metales pesados del suelo por medio de su raíz.
Crecen en un medio contaminado de elevadas concentraciones de metales.
Métodos clásicos: AAS, AFS,
AES, ICP-SM. Se muestran métodos
Métodos Electroquímicos: para la determinación
ISE, ASV, PSA, CSP, DPV. de Hg biodisponible
en muestras de suelo,
con diferentes tipos
de sensores, y la
Mercurio biodisponible: comparación de
parte de la cantidad total resultado de Hg total
que esta disponible para el por AAS
organismo vivo.

5. MATERIALES Y MÉTODOS

6. Muestras de Suelos
En 1997, se recolectaron muestras de suelo de un jardín contaminado en
Denmark, donde fue derramada Hg por accidente.
Figura Nº1: Tratamiento de la
muestra.
Tabla Nº1:
Características del suelo
en peso seco.

7. Conjunto de células bacterianas
La cepa resultante emitía luz
en presencia de iones
El gen lux fue fusionado mercurio.
con un gen mer para
inducir Hg, e introducidos
en Escherichia Coli
Las cepas fueron
(CM2624).
almacenadas congeladas y
secas.
La muestra de suelo se
suspendió en un medio
de reconstitución (RM). La
bioluminiscencia se mide
después de 5 horas de
incubación usando un
luminómetro ANTHOS
LUCY1 a 23°C.

8. Biosensor de proteínas
Se trabaja con la fusión de proteínas GST-SmtA.
Construcción Sistema Análisis
del Biosensor Electroquímico Electroquímico
- Se auto-ensambla - Electrodo de - Parámetro
una monocapa de trabajo: Biosensor evaluado:
ácido tióctico sobre - Contralectrodo: Pt Capacitancia
un electrodo de Au. - Pulso de potencial:
- Electrodo de
- Tratamiento con 1- Referencia: Ag/AgCl 50mV
decanotiol
- Electrolito: Buffer de
borato, pH 8.75 - Frecuencia de toma
- Velocidad de flujo: de datos: 50 kHz
0.25mL/min - Total de valores: 10
- Muestras: Relación
Buffer-Suelo 1:1

9. Plantas Sensor
Se evaluaron los suelos con potencial
fitotoxicidad usando diferentes bioensayos
(Morfológicos – bioquímico)
Las semillas se sumergieron en agua durante
El frijol fue usado como planta de prueba. En
1,5 días, y se plantaron con 500g de suelo
esta prueba se integra completamente la
contaminado con Hg. Se cultivaron a 22°C y
fitotoxicidad debido a la alta sensibilidad y
65% de humedad. Después de 2 semanas, se
especificidad sobre los parámetros
cosecharon, y se congelaron o secaron al
morfológicos y bioquímicos.
aire a T ambiente.

10. Análisis de Iso-enzima
Análisis
Homogenización Separación Bioquímico
- Tejido vegetal - Filtrado: Malla de - Parámetro evaluado:
congelado, 0.1M de Nylon Capacidad
Tris-HCl, 1mM de - Centrifugado: 10 enzimática
ditiotreitol y 1mM de minutos, 10000xg, 4°C - Método:
EDTA Espectrometría
- Objetivo:
- Material: Mortero Sobrenadante - Enzimas: Peroxidasa,
- pH = 7.8 Enzima málica ,
Glutamato
deshidrogenasa y
Citrato de iso-
deshidrogenasa
- Unidad: mU/g de
peso seco

11. Análisis de Hg total en muestras de
suelo
Análisis
• Dilución a 100mL
• Análisis por AAS
• Resultados:
Digestión convertidos en base a
peso seco (105°C)
• Agua regia, 16mL
• Sistema de digestión
de microondas
• Programa: 1 min, 315
W; 4 min, 441 W; 60
min , 630 W
Toma de muestra: • Presión: Menor a 170
psi
• 5g de sub-muestras
uniformemente.
• Mezclado
• Transferido a recipiente
de teflón: 1g de la sub-
muestra

12. Análisis de Hg total en Plantas
Análisis
• Análisis por
AAS
Digestión
• Agua regia
• Disolución
total, sin
residuos.
Toma de
muestra:
• Muestras entre
0.17-0.4g –
Duplicado

13. RESULTADOS Y DISCUSIONES

14. Plantas Sensor
Tabla Nº2: Contenido de mercurio en suelo y hojas de frijol determinado
por AAS.

15. Plantas
Sensor
Figura Nº2: Parámetros biológicos en hojas de frijol vs. Mercurio total. (A)
Por encima de la biomasa aérea de las plantas de frijol. (B) Masa de hojas,
(primer par) de las plantas de frijol. (C) Masa radicular de las plantas de
frijol.

16. Plantas Sensor
Figura Nº3: Parámetros biológicos en hojas de frijol vs. Mercurio total. (D) Actividad de
la enzima málica en las hojas (círculos abiertos) y raíces (círculos cerrados). (E)
Actividad de la peroxidasa en las hojas (círculos abiertos) y raíces (círculos cerrados).
(F) Actividad del citrato des-hidrogenasa en las hojas. (G) Actividad del glutamato
dehidrogenasa en raíces.

17. Biosensor de conjunto de células
Figura Nº4: Relación entre el Hg total del suelo medido por AAS y la presencia de
Hg biodisponible en el suelo medido con el biosensor de conjunto de células.
Muestras B1-B10, muestras de suelo individuales. R, coeficiente de correlación

18. Biosensor de proteínas
Figura Nº5: (A) Concentración de Hg biodisponible del suelo determinado usando el
biosensor de proteínas vs la concentración de Hg total en suelo con AAS. (B)
Comparación de la concentración de Hg biodisponible del suelo determinado con el
biosensor de proteínas y el biosensor de conjunto de células.

19. Se logró detectar la
concentración de
Hg en muestras de
suelos con los
biosensores de
CONCLUSIONES
conjunto de células
y de proteínas
Solo se
encontraron
concentracione
s bajas en las
hojas de frijol.
Las plantas
sensor se
consideran
indicadores
pobres para el
Hg del suelo.