Las minas terrestres que quedaron de conflictos pasados ​​o que aún se están combatiendo representan una amenaza silenciosa para millones de personas en todo el mundo. Con la ayuda de bacterias que brillan en su presencia, estos peligros ocultos pueden algún día ser encontrados y eliminados o destruidos de manera segura.

Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén han pasado una década desarrollando sensores de minas terrestres vivas utilizando la bacteria E. coli. En estudios actuales, describen sus avances recientes. Usando ingeniería genética, pueden convertir cualquier bacteria en «una luciérnaga en miniatura», en presencia de un químico asociado con el explosivo, dijo Shimshon Belkin, microbiólogo jefe de investigación de la Universidad Hebrea.

En 2019, más de 5.500 personas murieron o resultaron heridas por minas terrestres y restos explosivos de la guerra, y el 80 por ciento de ellos eran civiles, según el Campaña internacional para prohibir las minas terrestres. Las minas antipersonal que tienen solo unos centímetros de ancho y son fáciles de esconder son particularmente peligrosas. Las estimaciones del número de minas terrestres enterradas en todo el mundo varían, pero llegan a los 110 millones.

Se han probado muchas estrategias para localizar minas terrestres, p. Ej. antes de que se retirara. Cada método equilibra los beneficios con los riesgos y los costos.

La idea de recablear bacterias para detectar minas terrestres vino de Robert Burlage, entonces en el Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee. A mediados de la década de 1990, el Dr. Asegúrese de hacer que las bacterias brillen en respuesta a los desechos orgánicos y al mercurio. Mientras buscaba una nueva aplicación para esta técnica, se le ocurrió la idea de apuntar a los químicos de las minas terrestres.

Aunque el Dr. Burlage llevó a cabo algunas pequeñas pruebas de campo, no pudo recaudar más fondos y siguió adelante. «Mi historia de sufrimiento», dijo el Dr. Burlage, ahora profesor en la Universidad Concordia de Wisconsin.

El trabajo del Dr. Burlage fue una inspiración para los investigadores israelíes y dice que les desea todo lo mejor en sus esfuerzos por hacer avanzar la tecnología.

Las bacterias son baratas y prescindibles y se pueden esparcir por una gran cantidad de suelo. Y responden con relativa rapidez: en cuestión de horas o hasta un día se encienden o no.

En estudios que el año pasado en. fueron publicados Investigación actual en biotecnología y Biotecnología microbiana, describe al Dr. Belkin y su equipo están jugando con dos componentes clave del código genético de E. coli: fragmentos de ADN llamados «promotores» que actúan como interruptores de encendido / apagado de genes y «reporteros» que desencadenan respuestas emisoras de luz. Para lograr este efecto, los investigadores tomaron prestados genes de bacterias marinas que emiten luz de forma natural al océano.

Los científicos sintonizaron la bacteria con una sustancia química llamada 2,4-dinitrotolueno o DNT, un subproducto volátil del trinitrotolueno o TNT. Con el tiempo, el vapor de DNT se filtra en el suelo que rodea una mina terrestre y las bacterias pueden olfatearlo.

En lugar de deambular libremente, las bacterias están inmovilizadas en pequeños glóbulos gelatinosos que se alimentan mientras trabajan. Cada cuenta, de aproximadamente uno a tres milímetros de diámetro, contiene alrededor de 150.000 células activas.

Estos últimos cultivos bacterianos modificados genéticamente reaccionan más rápido y con mayor sensibilidad que las bacterias del grupo. pruebas de campo previasdijo el Dr. Belkin. Y los científicos ya no necesitan una señal láser para activar el resplandor.

Uno de los desafíos clave en los que está trabajando el grupo es cómo ubicar de manera segura las bacterias bioluminiscentes en un campo minado real. Cuando detectan minas terrestres, su brillo es tan tenue que la luz de la luna, las estrellas o las ciudades cercanas podrían ahogarlo.

Para abordar este problema, Aharon J. Agranat, un bioingeniero de la Universidad Hebrea, y otros investigadores informaron en abril Revista de biosensores y bioelectrónica que habían desarrollado un dispositivo que protege a las bacterias y detecta su brillo. Este sistema de sensores puede luego informar sus resultados a una computadora cercana, pero no se ha probado fuera de un laboratorio.

Los investigadores también realizaron recientemente pruebas de campo en Israel, trabajando con el ejército israelí para garantizar la seguridad de los experimentos, así como con una compañía de defensa israelí. Los resultados de estas pruebas no se publicaron, pero el Dr. Belkin los llamó «generalmente muy exitosos».

En el futuro, el equipo espera poder usar sensores de bacterias en un campo minado con drones para que la gente no tenga que acercarse a ellos.

Dr. Hace décadas, Burlage se encontró con otro tema en el que el grupo de la Universidad Hebrea todavía está trabajando hoy: la temperatura. Los sensores de bacterias israelíes solo funcionan entre 59 y 99 grados Fahrenheit, lo que significa que los investigadores deben descubrir cómo adaptar sus sistemas a las abrasadoras condiciones del desierto.

Los bioingenieros israelíes también reconocen que sus sensores de bacterias podrían usarse tanto con fines humanitarios como militares. DARPA, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, patrocinó su investigación.

No obstante, los sensores bacterianos de las minas terrestres muestran cómo el campo de la biología sintética «ha crecido a pasos agigantados en las últimas décadas», dijo el Dr. Timothy K. Lu, cofundador de Senti Biosciences y bioingeniero en el Instituto de Massachusetts. Tecnología, que no participó en estos estudios.

«Es muy emocionante y espero que este tipo de aplicaciones se trasladen del laboratorio al mundo real», dijo el Dr. Lu.