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Reportaje:TECNOLOGÍA | Física química

Los sensores ópticos químicos analizan su entorno a partir de la luz

S on el último grito para comprobar con toda precisión qué se cuece en el entorno; proporcionan información instantánea de cuánto oxígeno hay en la sangre de un paciente en el mismo lugar del accidente; detectan la cantidad de vida que contiene el agua y envían los datos por teléfono móvil cada 15 minutos, y determinan segundo a segundo la composición exacta del plástico que está elaborando una fábrica. Son los sensores ópticos químicos, los optodos, (del griego, "camino de luz"), una tecnología en la que trabajan químicos, físicos, ingenieros y bioquímicos y que ya empieza a estar madura. 250 expertos de todo el mundo en esta especialidad se reunieron recientemente en la Universidad Complutense de Madrid en el congreso bianual VII Europtodo.

Cammann presentó un biosensor capaz de determinar si un salami de pavo tiene cerdo

Existen novedades en los tres campos de aplicación: industrial, médico y ambiental

Los sensores ópticos son instrumentos capaces de recoger información de lo que les rodea utilizando como fuente la luz. La luz que atraviesa, por ejemplo, el humo que sale de una chimenea, que permite determinar los compuestos químicos que hay ahí, lo mismo que el grado de maduración de los alimentos para controlar la calidad de los procesos industriales en agroalimentación. Pero también pueden ser de contacto, es decir, instrumentos dotados de moléculas colocadas en un cabezal unido a un cable de fibra óptica capaz de conocer en minutos la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) de un río, indicador inequívoco de la calidad de sus aguas. Los sensores reaccionan ante cambios mínimos, tanto físicos (temperatura, presión, aceleración, vibración, campo electromagnético, radiación, deformación...) como químicos (niveles de gas, oxígeno, acidez y humedad, entre otras).

Durante esta reunión, Karl Cammann, uno de los pioneros de esta especialidad, director del Laboratorio de Química Analítica de la Universidad de Münster (Alemania), aseguró que, "pese a que durante 40 años los biosensores no han satisfecho las expectativas de los investigadores, ahora pueden empezar a convertirse en realidades de mercado". Y, para apoyar su idea presentó un biosensor óptico capaz de determinar si un salami de pavo tiene o no cerdo entre sus ingredientes. Este dispositivo es capaz de hacer esta prueba en poco más de tres minutos y cuesta medio euro.

El biosensor óptico puede buscar proteínas de cerdo, pavo, pollo, vaca o cualquier otro alimento, y hacer el análisis de ADN en este tiempo récord y, además, puede servir para localizar gluten en alimentos, algo muy importante para los celiacos, o para determinar si un alimento es transgénico. Para Cammann, los biosensores ópticos mostrarán pronto su competitividad debido tanto "a la disminución de costes comparados con los sistemas tradicionales como a su fiabilidad, puesto que pueden detectar impurezas de hasta un 0,1 % en alimentos de manera completamente segura". En dos o tres años estos dispositivos podrían estar en el mercado.

"Hemos podido celebrar esta reunión en España porque aquí ya hay grupos importantes en esta especialidad", dice Guillermo Orellana, presidente de este VII Europtodo y profesor titular de Departamento de Química Orgánica en la Facultad de Químicas de la Universidad Complutense de Madrid.

En la reunión ha habido especialistas dedicados a las tres áreas en las que se desarrollan optodos: la química industrial para control de procesos de producción, el área ambiental y el campo médico, tanto en diagnóstico como en cuidados intensivos. "Hoy", dice Orellana, "hacer un análisis de gases, en un hospital, puede llevar hasta 20 minutos, y eso si hace de manera urgente. Los sensores ópticos que se están desarrollando, y que tienen el tamaño de un sello de correos, lo hacen al instante. O, por ejemplo, permiten hacer un análisis de sangre en el lugar del accidente, sin mover al paciente y en cuestión de segundos".

Y todo ello a unos precios muy bajos y con gran fiabilidad. Tal y como dijo en su charla James Tusa, de la empresa Osmetec, "después de nueve años y de más de 30 millones de sensores, hemos aprendido a llevar los optodos del laboratorio a la producción". Tusa presentó, entre varios ejemplos de diversas áreas de especialización, un dispositivo capaz de analizar en dos minutos las concentraciones de sodio, calcio, potasio, cloro, dióxido de carbono y oxígeno, además del pH, con una precisión de 0,005 para el pH y del 0,4% para el sodio.

Existen novedades en los tres campos de aplicación: industrial, médico y ambiental. Y es que a estas reuniones, que se celebran cada dos años desde 1992 y que nacieron por iniciativa de Otto Wolfbeis, actualmente en la Universidad de Regensburgo (Alemania), acuden los más prestigiosos expertos de la especialidad.

"Se trata de una tecnología que está madura", dice Orellana. "Y, en concreto, además de nuestro grupo de Químicas, hay otros muy buenos en la Universidad de Oviedo, en Barcelona, en otros centros de Madrid, en Zaragoza, Navarra, Cantabria, etcétera. Cada vez con más publicaciones y en sitios más prestigiosos. Y cada vez con más patentes registradas, algo muy importante en este campo en el que el uso es inmediato. Haber hecho este séptimo congreso aquí significa que España ya es alguien en optodos".

Manzanares: calidad de agua

El grupo de Guillermo Orellana lleva 15 años trabajando en protección ambiental. "Medimos la calidad de las aguas del río Manzanares con un dispositivo desarrollado por nosotros y que actualmente fabrica y comercializa una empresa nacional. De hecho, nosotros tenemos una decena de patentes en este campo", explica.

Los sensores que vigilan la salud de este aprendiz de río madrileño están formados por moléculas colocadas dentro de un cabezal. Puestas en contacto con el agua, determinan constantemente la concentración de oxígeno disuelto, el pH, la temperatura o cualquier otro parámetro.

"Podemos elegir lo que queremos medir, la cuestión es colocar la molécula adecuada en el instrumento. Luego, el sistema manda la información cada pocos minutos por teléfono móvil, lo que hace posible, en caso de vertido, actuar inmediatamente", comenta Orellana.

Además de estas moléculas, ahora han puesto a punto un sensor que detecta hidrocarburos. "Desde luego, en mucha menor cantidad que cuando llega el chapapote, es decir, que sirven para detectar cuando un petrolero limpia ilegalmente sus tanques mucho antes de que la mancha llegue a la costa", dice Orellana. Este mismo dispositivo serviría para controlar que los centenares de depósitos de gasolina que hay enterrados, por ejemplo en todas las gasolineras, no tienen fugas, porque la sensibilidad del sistema las detectaría antes de que fueran graves.

* Este artículo apareció en la edición impresa del Miércoles, 5 de mayo de 2004

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