Desarrollo de materiales fluorescentes como marcadores ópticos en polímeros molecularmente impresos (MIPs) para la cuantificación selectiva de pesticidas utilizados en cultivos de arándanos peruanos destinados a la exportación

En la actualidad, Perú es uno de los principales países exportadores de arándanos en el mundo, y especialmente en los últimos años, las exportaciones han aumentado de manera sostenida. Según datos del MINAGRI (Ministerio de Agricultura y Riego), en el año 2021 el volumen de exportaciones fue de 250,000 toneladas; en 2022, 300,000 toneladas; y en 2023, también de 300,000 toneladas, destinándose un 90 % a la exportación, principalmente a los mercados de Europa y Asia. Estos datos implican nuevos compromisos y retos en cuanto a la calidad y eficiencia de los cultivos de arándanos, y exigen la necesidad de desarrollar técnicas de monitoreo de pesticidas que sean simples y amigables con el ambiente. Este proyecto propone el desarrollo de materiales fluorescentes como marcadores ópticos en polímeros molecularmente impresos (MIPs) selectivos hacia el analito, imidacloprid o tiametoxam, dos pesticidas ampliamente utilizados en los cultivos de arándanos en el Perú. Los MIPs son estructuras moleculares diseñadas para el reconocimiento selectivo del analito, siguiendo el principio de impresión molecular, similar a la selectividad sustrato-molécula que ocurre en las proteínas. Durante la polimerización, se forman cavidades o sitios específicos para el analito. Para la preparación del MIP se requieren los siguientes elementos: monómero funcional, monómero estructural (agente entrecruzante), iniciador radicalar, así como de la molécula analito (imidacloprid o tiametoxam) alrededor de la cual se forma el polímero. Adicionalmente, se requiere un marcador óptico fluorescente, que en este proyecto es el monómero funcional, compatible con el analito. El marcador transforma la energía mediante absorción y su posterior emisión en forma de haz de luz fluorescente, lo que permite medir la presencia del analito como una señal de respuesta cromática en función de su concentración. La elección del monómero funcional con propiedades fluorescentes se realizará mediante simulación computacional para cuantificar la compatibilidad energética entre el monómero funcional y la molécula analito, utilizando cálculos basados en la teoría del funcional de densidad (DFT, por sus siglas en inglés). El DFT permite cuantificar las interacciones entre los grupos funcionales del monómero funcional con los correspondientes al analito, que pueden ser interacciones de Val de Waals en general, y en algunos casos, enlaces iónicos, formando una estructura química complementaria a la del analito. Entre los posibles monómeros ópticos se incluye la fluoresceína (como acrilato o metacrilato), que por su disposición funcional pueden formar puentes de hidrógeno, interacciones polares con el analito. Se propone seleccionar al monómero funcional, que interaccione más energéticamente con el analito, En paralelo, se preparará el polímero no impreso (NIP) siguiendo el mismo método que el MIP, pero en ausencia del analito, que será usado como molécula de control. En el proyecto se propone obtener un MIP con la mayor diferencia de adsorción del analito respecto a su NIP, de esta manera, se podrá evaluar el rol de las cavidades específicas formadas en el MIP. El proceso de optimización del material fluorescente tiene como objetivo garantizar sensibilidad, precisión, fiabilidad y facilidad de uso en condiciones prácticas de campo, además de hacerlo accesible y económico. Asimismo, la plantilla desarrollada, basada en MIPs, permite mejorar la selectividad hacia el analito (imidacloprid o thiamethoxam) frente a moléculas interferentes. El objetivo principal del proyecto es desarrollar un material fluorescente compatible con MIPs, selectivo hacia dos pesticidas: imidacloprid y tiametoxam, lo que permitirá generar un método sencillo, económico, de fácil aplicación y sostenible, sin recurrir a técnicas sofisticadas y costosas como la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC).