Estudio sobre la incorporación de sondas fluorescentes en dispositivos de detección portátiles para la determinación de antibióticos en muestras de agua

Abstract

[spa]El uso excesivo de antibióticos no solo genera resistencia bacteriana, sino que también contribuye a la contaminación del agua, alterando los ecosistemas acuáticos y poniendo en riesgo la salud pública. Los antibióticos ingresan a los sistemas acuáticos de manera indirecta a través de la producción farmacéutica, productos de cuidado personal, desechos clínicos y la escorrentía agrícola, a menudo en concentraciones superiores a las recomendadas. Por lo tanto, es crucial desarrollar herramientas que permitan detectar y eliminar estos antibióticos del agua. En este Trabajo de Fin de Grado se presenta el desarrollo de un sensor fluorescente portátil, basado en una red metal-orgánica de europio (Eu-MOF), que permite la detección rápida in-situ de tetraciclina (TC) en muestras de agua. La TC es un antibiótico ampliamente utilizado para tratar infecciones en humanos, animales y plantas. El sensor Eu-MOF fue inmovilizado en un pocillo de detección impreso en 3D, lo que mejoró la estabilidad de la sonda fluorescente. El sensor inmovilizado presenta un fenómeno de quenching de fluorescencia a 615 nm cuando entra en contacto con la TC. Para medir la extinción de la intensidad de fluorescencia, se desarrolló una plataforma portátil de detección, también impresa en 3D, que integra una lámpara UV y un teléfono móvil, lo que permite capturar imágenes del sensor Eu-MOF con gran precisión. Las imágenes capturadas se procesaron con el software ImageJ para medir las intensidades de color en el canal RGB y determinar las concentraciones específicas de TC. Se optimizaron diversos parámetros, como el material y el color del pocillo de detección 3D, el pH de las muestras de TC y el volumen de estas, entre otros

[cat] L'ús excessiu d'antibiòtics no només genera resistència bacteriana, sinó que també contribueix a la contaminació de l'aigua, alterant els ecosistemes aquàtics i posant en risc la salut pública. Els antibiòtics ingressen als sistemes aquàtics de manera indirecta a través de la producció farmacèutica, productes de cura personal, residus clínics i l’escorrentia agrícola, sovint en concentracions superiors a les recomanades. Per tant, és crucial desenvolupar eines que permetin detectar i eliminar aquests antibiòtics de l’aigua. En aquest Treball de Fi de Grau es presenta el desenvolupament d’un sensor fluorescent portàtil, basat en una xarxa metall-orgànica d’europi (Eu-MOF), que permet la detecció ràpida in-situ de tetraciclina (TC) en mostres d’aigua. La TC és un antibiòtic àmpliament utilitzat per tractar infeccions en humans, animals i plantes. El sensor Eu-MOF va ser immobilitzat en un tub de detecció imprès en 3D, cosa que va millorar l’estabilitat de la sonda fluorescent. El sensor immobilitzat presenta un fenomen de quenching de fluorescència a 615 nm quan entra en contacte amb la TC. Per mesurar l’extinció de la intensitat de fluorescència, es va desenvolupar una plataforma portàtil de detecció, també impresa en 3D, que integra una llum UV i un telèfon mòbil, fet que permet capturar imatges del sensor Eu-MOF amb gran precisió. Les imatges capturades es van processar amb el programari ImageJ per mesurar les intensitats de color en el canal RGB i determinar les concentracions específiques de TC. Es van optimitzar diversos paràmetres, com el material i el color del tub de detecció 3D, el pH de les mostres de TC i el volum d’aquestes, entre altres

[eng] The excessive use of antibiotics not only generates bacterial resistance but also contributes to water pollution, disrupting aquatic ecosystems and putting public health at risk. Antibiotics enter aquatic systems indirectly through pharmaceutical production, personal care products, clinical waste, and agricultural runoff, often in concentrations higher than recommended. Therefore, it is crucial to develop tools that can detect and eliminate these antibiotics from water. This Final Degree Project presents the development of a portable fluorescent sensor, based on a europium metal-organic framework (Eu-MOF), which enables rapid in situ detection of tetracycline (TC) in water samples. TC is an antibiotic widely used to treat infections in humans, animals, and plants. The Eu-MOF sensor was immobilized in a 3D-printed detection well, which improved the stability of the fluorescent probe. The immobilized sensor exhibits a fluorescence quenching phenomenon at 615 nm when it comes into contact with TC. To measure the fluorescence intensity quenching, a portable detection platform was developed, also 3D-printed, which integrates a UV lamp and a mobile phone, allowing images of the Eu-MOF sensor to be captured with high precision. The captured images were processed using ImageJ software to measure the colour intensities in the RGB channel and determine specific TC concentrations. Various parameters were optimized, such as the material and colour of the 3D detection well, the pH of the TC samples, and their volume, among others