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El flúor y sus dos caras

En las últimas décadas el flúor se ha utilizado como herramienta de sanidad pública con resultados sorprendentes dado que pequeñas concentraciones de flúor ayudan a prevenir las caries dentales. Sin embargo, se han encontrado serias patologías como fluorosis dental y ósea, enfermedades renales y cáncer, causadas por la ingesta del elemento en el agua corriente y/o pozos. Si bien los valores permitidos por el Código Alimentario Argentino y la Organización Mundial de la Salud es de 1,2 mg/l para el flúor, esto no obliga a las provincias a adoptarlo. La Provincia de La Pampa (Argentina) por ejemplo, se caracteriza por presentar en sus aguas subterráneas alta concentración de arsénico y flúor.

Introducción del proyecto

En enero del 2015, un equipo de estudiantes de las carreras de Biotecnología y Bioinformática de Universidad Argentina de la Empresa comenzaron a incursionar en biología sintética, por esta razón se decide participar en TECNOx, competencia de biología sintética desarrollada por primera vez en 2016. Para el proyecto, se ha decidido modificar la bacteria Escherichia coli para hacerla susceptible a concentraciones de flúor en muestras agua y mostrar una coloración. Ensamblando distintas partes estándar de iGEM (Biobricks) se decidió construir un biosensor con el objetivo de desarrollar un kit que permita al usuario obtener una lectura colorimétrica en respuesta a diferentes concentraciones de flúor, con el cual se puedan analizar muestras de agua en forma directa.
Gracias a la experiencia obtenida durante este proyecto, el equipo ha considerado la creación de Biosensores alternativos que detecten metales pesados de mayor toxicidad como es el plomo o el mercurio.

¿En qué consiste el proyecto?

El registro de concentración de flúor y otros componentes en agua es de fácil análisis en laboratorios en zonas urbanas pero no así en zonas rurales donde la ingesta de agua es de corrientes superficiales, manantiales naturales o de pozos de agua, donde ninguno de estos se ha sometido a un análisis químico para determinar la concentración de flúor, arsénico y nitritos entre otros.
Por esta razón que se debe crear un método de análisis cuantitativo de fácil acceso y uso a la población en riesgo, el cual les permita estar informado de los posibles riesgos de consumir agua con elevadas concentraciones de fluor. Como primer grupo de biología sintética de la Fundación UADE, decidimos desarrollar un biosensor simple que permite a la bacteria E. coli detectar pequeñas concentraciones de flúor y dar un resultado en función de su coloración..

¿Como funciona?

Para su diseño, el clonado y ensamble de las partes estándar se realizarán siguiendo los protocolos recomendados por iGem.
Las partes que se utilizaron son las siguientes:
  • Parte estándar BBa_K911003 “Riboswitch Sensible a Fluoruro”, este contiene un promotor constitutivo de lisina seguido por el riboswitch. El riboswitch constitutivamente atenúa la transcripción, en presencia de fluoruro cambia la conformación y permite el inicio de la traducción.
  • Seguido tenemos la parte estándar BBa_K1357009, está conformada por RBS-amilCP-terminador-terminador.
Partes2.png
Como resultado esperamos que en presencia de fluoruro obtengamos una coloración azul, generada por la expresión de amilCP. También esperamos que esta sea proporcional al flúor en el medio y la cantidad de bacteria presente.
El ajuste de la escala de intensidad de azul deberá ser puesta a punto a diferentes concentraciones de flúor y en diferentes temperaturas.

¿Cual es el problema?

El flúor es un mineral muy importante en el desarrollo dentario de los seres humanos, fortaleciendo el esmalte (el material mas dura del cuerpo).
Cuando los dientes salen, el esmalte es pobre en flúor, dejando al diente rugoso y poroso tras erupcionar la pieza dentaria, el esmalte comienza a formarse y en ese momento interviene el flúor (en particular de carácter tópico) posibilitando su formación. Posteriormente el Flúor ingerido refuerza esta estructura a lo largo del tiempo. Los dos problemas principales que se desprenden de la ingesta anormal de Flúor son: La Fluorosis y el déficit de Flúor
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La fluorosis es una afección dentaria, causada por la sobredosis de flúor durante la formación de las piezas dentarias, que tiene su etapa crítica entre los 6 y 11 años, periodo donde salen los dientes definitivos. Esta patología presenta hipomineralización del esmalte que se caracteriza por una mayor porosidad de superficie, comparada con la del esmalte norma Este cambio se manifiesta no sólo por alteración de su apariencia, en la que se observan finas rayas blancas hasta manchas de color oscuro, sino también por un esmalte quebradizo susceptible a caries.
En nuestro país la situación frente a la fluorosis es crítica. La Pampa está en una situación endémica con respecto a dicha enfermedad.
La OMS afirma que para este mineral, la ingesta necesaria es de 0.8 ppm (partes por millón), la ley provincial N° 1027/80 determina que el rango de flúor permitido es 1,2mg/l a 1,8mg/l pero según la especialista en Odontología Zulma Arraras, ya con esos niveles se padecerán secuelas de la patología.
En otras zonas del país también se encuentra presente presente, como en las zonas norte y noroeste de Córdoba, donde se estudió la prevalencia de fluorosis dental para ellos se determinó la concentración de flúor en agua de consumo donde el agua presentó concentraciones excesivas (Zona Norte: 1,35 a 7,0 mg/l; Zona Noroeste: 1.7 a 3,4 mg/l). La ingesta diaria por lo tanto duplicó la recomendada por la OMS (1,68 mg/día). Así se estableció que ambas zonas son regiones de fluorosis endémica.

Referencias

http://www.alihuen.org.ar/salud-agua-potable/la-fluorosis-dentaria-afecta-al-40-de-los-santarro.html http://www.alihuen.org.ar/salud-agua-potable/la-fluorosis-dentaria-como-enfermedad-debe-prevenirse-desde-el-emba.html http://www.who.int/water_sanitation_health/publications/fluoride_drinking_water_full.pdf?ua=1 http://www.saludpublica.fcm.unc.edu.ar/sites/default/files/RSP11_1_07_art4.pdf