Las narices electrónicas entran en la industria

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Los sectores agroalimentario, de salud y de seguridad presentan buenas perspectivas para la aplicación de estos sistemas de detección química que investigan en España varios grupos

La nariz artificial, una tecnología creada por el ejército israelí para detectar potenciales agresiones con armas químicas, es un sistema que imita el sistema olfativo de los mamíferos, según publicaron en Natureen 1989 Dodd y Persaud. Los actuales dispositivos son capaces de distinguir entre peras y manzanas, analizar la calidad organoléptica del vino y el aceite, la presencia de explosivos y gases venenosos, evaluar el aliento de los diabéticos para medir niveles de glucosa en sangre o, según investigan, detectar el cáncer en una persona por el aliento.

Una nariz artificial es un sistema electrónico con capacidad analítica cuya finalidad es detectar los compuestos orgánicos volátiles que forman parte de una muestra olorosa y reconocerla o discriminarla dentro de un conjunto de sustancias olorosas. Estos sistemas están formados por cuatro bloques funcionales: el elemento de transducción, formado por un arrayde sensores químicos o de gas, un segundo bloque de adquisición de señal y conversión a formato digital, el bloque de procesado y, por último, la presentación de resultados en pantalla.

Existen varios fabricantes que comercializan narices electrónicas basadas en diferentes métodos de detección. “El uso no solo de narices electrónicas, sino también de lenguas electrónicas (que trabajan en disolución) y narices y lenguas optoelectrónicas (que cambian de color) es un área muy activa de investigación y con un gran potencial de aplicación en diversos campos tecnológicos”, señala Ramón Martínez Máñez, director del Instituto de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV).

Precisamente, un grupo de investigadores de la UPV ha desarrollado un prototipo de nariz electrónica para detectar la presencia de gases utilizados en la guerra química, fundamentalmente gases nerviosos (sarín, somán y tabún). “El sistema registra las señales debido a la adsorción del gas en sensores de tipo metálico o metal/óxido/semiconductor.

A continuación, las señales obtenidas son tratadas matemáticamente para obtener los distintos patrones de reconocimiento de manera que es posible detectar la presencia de gases nerviosos en aire a una concentración relativamente baja”, señala Ramón Martínez Máñez. Las concentraciones a las que se detecta con esta nariz artificial están en el orden de unas pocas partes por millón (ppm), similar al nivel de detección de otros dispositivos. Los compuestos empleados en el prototipo son simulantes mucho menos tóxicos que esos gases nerviosos, pero que presentan propiedades químicas y físicas muy parecidas, añade. Hay que tener en cuenta que inhalando concentraciones de 100 ppm de gas sarín, la mitad de la población expuesta moriría en un minuto.

En el mercado ya existen sistemas de detección, pero la mayoría de ellos son costosos, están basados en metodologías físicas o enzimáticas y presentan ciertas carencias como una baja selectividad, aseguran los investigadores. La comercialización del invento español, integrado por 15 sensores comerciales, un sistema de adquisición de datos y un ordenador, exige “probar el sistema con gases reales de verdad y en distintas condiciones para ver su comportamiento a largo plazo”, asegura Martínez Máñez. Este grupo también ha trabajado en el uso de narices electrónicas aplicadas a alimentos o para la detección de explosivos.

Análisis del aliento

El Instituto de Investigación Sanitaria de Palma (Idispa) ha creado una nariz artificial que en el futuro permitirá diagnosticar enfermedades como el asma, el cáncer de pulmón, la fibrosis quística y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) al analizar en segundos el aire espirado por un paciente. El aliento que exhalamos contiene miles de compuestos orgánicos volátiles y este instrumento permitirá identificar inmediatamente más del 80% de los gérmenes responsables de las infecciones, sin tener que hacer cultivos y poder aplicar antibióticos específicos, o determinar el tratamiento más adecuado para la fibrosis quística o neumonías en niños. De igual modo, científicos de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) han realizado un experimento publicado en Chromatographiacuya finalidad es crear una nariz electrónica que se pueda implementar en hospitales y centros de salud para la detección precoz de cáncer de laringe y pulmón.

Hace un par de años, el Grupo de Investigación en Sistemas Sensoriales de la Universidad de Extremadura (UEx) presentó un sistema de nariz electrónica para monitorizar el funcionamiento de las plantas depuradoras de agua. Anteriormente, junto con el Instituto Tecnológico Agroalimentario, desarrollaron una nariz artificial que determina la calidad de la materia prima, su maduración y evolución, así como de la monitorización de la fermentación, procedencia y detección de anomalías en el aceite y el vino.

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