El Grupo de Espectroscopía Analítica y Sensores del Instituto de Investigación en Ciencias Ambientales de Aragón (IUCA) de la Universidad de Zaragoza es un numeroso grupo de investigación que trabaja coordinadamente desde 1980 en tres líneas de investigación, que han ido actualizándose con el vertiginoso avance de la ciencia en los últimos 30 años.

Las técnicas instrumentales de análisis, disponibles comercialmente, no diferencian los iones metálicos libres en medios acuosos de la fracción unida a proteínas, fitoplacton, microalgas, coloides mobiles y biocoloides (bacterias, virus, u hongos). Su papel en el control de la contaminación ambiental, toxicidad, biodisponibilidad, movilidad celular y papel metabólico de los metales es de fundamental importancia para conocer el impacto ecológico y biodisponibilidad de muchos elementos químicos; actualmente se ha superado ya el concepto aislado de especie química.

Hoy en día se necesita conocer la distribución de dichas especies en una pseudo multifase real acuosa (agua de mar, o aguas superficiales dulces). En un medio acuoso real muchos de los iones que desempeñan un papel esencial en procesos, como la fotosíntesis, responsable de la eliminación del 40% del CO2, o la bioasimilación de proteínas, entre otros, están ligados a coloides y biocoloides de tamaño nanométrico. Nuestro trabajo se centra en el desarrollo de nuevas metodologías instrumentales de análisis que permitan disponer de procesos de especiación funcional, es decir identificar y determinar cuantitativamente la especie química, caracterizar química, física y morfológicamente el tipo de partícula que la contiene. Nuestro interés se centra en especies de distintos elementos (cromo, manganeso, cadmio, cobalto, níquel, cobre, cinc, molibdeno, aluminio, hierro, arsénico, selenio, mercurio, plomo, estaño y bismuto) y sus fracciones en un contexto real, geoquímico, hidrológico o bioquímico.


NUEVAS CIENCIAS
Esta línea de investigación y su contexto en la dimensión nanoscópica nos permite abordar también el desarrollo de nuevas metodologías analíticas para la caracterización y determinación de nanopartículas, naturales o artificiales, dando lugar a un nuevo campo: La Nanotecnología Medioambiental Analítica. Nuestros principales medios para ello son técnicas como: Flow Field Flow Fraction, Cromatografía Líquida, Electroforesis bidimensional, Microextracción en fase sólida, Técnicas de Espectroscopía Atómica y Molecular, Laser Ablation-Espectrometría de Masas, y Técnicas Voltamperometrícas.

En este contexto, recientemente, miembros del grupo han participado en una expedición a la Antártida para el desarrollo de una campaña de toma de muestras de sedimentos, fitoplancton, y agua de mar, que al no haber sufrido impacto contaminante urbano ni industrial nos va a permitir tener una referencia de un medio acuoso real inalterado desde haces millones de años.

Sin embargo en muchos casos de estudios de potencial toxicidad de contaminantes es necesaria una respuesta muy rápida e in situ; investigamos y desarrollamos también biosensores y aptasensores electroanalíticos portátiles de transducción amperométrica para medir contaminantes químicos. En la actualidad estamos centrados en contaminantes producidos por hongos que pueden estar presentes en alimentos (cereales y derivados, frutos secos, cacao, bebidas alcohólicas...), que producen micotoxinas como la ocratoxina A, o la zearalenona, ambas muy tóxicas en concentraciones superiores a 6 p.p.b. Para ello diseñamos superficies de bioreconocimiento nanoestructuradas basadas en fracciones de DNA (aptámeros) o en reacciones de inmunoensayo con transducción amperométrica que generan señales analíticas cuantificables en presencia de dichas toxinas.

Finalmente, el grupo tiene una importante actividad en el desarrollo y aplicación de técnicas instrumentales no destructivas para el estudio de materiales de alto valor patrimonial y arqueológico. En este contexto de estudios arqueométricos se conjuga la necesidad de investigadores con la doble formación en técnicas instrumentales no destructivas y arqueología, habiendo desarrollado importantes trabajos sobre distintos tipos de cerámica: romana, medieval, islámica, tradicional aragonesa, así como sobre pintura antigua.

Con la aplicación de técnicas no destructivas de microscopia electrónica (SEM y TEM), Espectroscopía fotoelectronica (PES) y electrónica (ESCA) y Mössbauer, así como distintos métodos quimiométricos, se obtiene una importante información que permite muy significativos avances en el conocimiento de las antiguas culturas de la humanidad.