Un sensor de bajo costo y fácil de usar podría ayudar a identificar y monitorear compuestos químicos y contaminantes en el agua sin tener que recurrir a laboratorios especializados.
Desarrollado por investigadores brasileños, el dispositivo consiste en un pedazo de cartón, sobre el cual se dispara un rayo de láser. Este proceso convierte la celulosa en carbono, un material con propiedades eléctricas. Seguidamente, se adiciona una solución con nanopartículas de oro, que genera la reacción electroquímica que identifica las sustancias en el agua.
Al recibir el rayo de láser, el cartón convierte la celulosa en carbono. Al adicionarle una solución con nanopartículas de oro se genera la reacción electroquímica que identifica las sustancias en el agua. Crédito de la imagen: Cortesía de Thiago Paixão para SciDev.Net
“Cuanto mayor sea la corriente eléctrica, mayor la presencia del compuesto químico o de los contaminantes que se quieren identificar”, señala a SciDev.Net el químico Thiago Paixão, del Instituto de Química de la Universidad de São Paulo (USP), uno de los autores del artículo publicado en la revista Sensors & Diagnostics dando cuenta de los resultados.
En laboratorio, el sensor obtuvo rendimientos equivalentes a los de dispositivos más caros utilizados para detectar rastros de hipoclorito de sodio, materia prima para la producción de lejía. Esta sustancia es comúnmente usada para regular la calidad del agua del grifo y de las piscinas, pero en cantidades elevadas puede ser dañina a la salud humana.
“Estamos hablando de un dispositivo desechable de uso sencillo, que podría ser distribuido a la población para que monitoree la calidad del agua en su propio hogar”, agrega Paixão.
Se estima que hasta 5.500 millones de personas, especialmente en los países en desarrollo, tendrán contacto regular con agua contaminada en 2100, lo que muy probablemente tendrá efectos en la salud pública, según un estudio en la revista Nature Water.
El sensor podría adaptarse fácilmente al monitoreo de otros compuestos químicos de interés para la salud. “Un ejemplo de uso sería la medición de los niveles de mercurio en el agua de los ríos consumida por comunidades indígenas y ribereñas que habitan en áreas cercanas a las centrales hidroeléctricas en la Amazonia”, añade el químico.
El sensor mide apenas 3 centímetros y su costo de fabricación es de R$ 0,50 (alrededor de US$ 0,10). Pero su valor final llegaría a R$ 10 (aproximadamente US$ 2), considerando los otros componentes del dispositivo, como la caja que lo envuelve y la pantalla que muestra el resultado de la medición.
“Estamos hablando de un dispositivo desechable de uso sencillo, que podría ser distribuido a la población para que monitoree la calidad del agua en su propio hogar”.
Thiago Paixão, Instituto de Química de la Universidad de São Paulo, Brasil
Si una empresa lo fabricase en gran escala, el dispositivo se convertiría en un aparato portátil y barato y podría producirse en cualquier parte del mundo según Paixão.
Uno de los principales cuellos de botella enfrentados por investigadores es que muchas empresas no tienen interés en producir nuevas tecnologías por considerarlas incipientes. “Sería necesario realizar inversiones para promover la transferencia de tecnología para la industria, a través de acuerdos de licencia y desarrollo de colaboraciones, lo que no siempre es fácil o rápido”, señala el químico José Luiz Bott Neto, del Instituto de Física de São Carlos (IFSC) de la USP, que no participó del estudio en Sensors & Diagnostics.
Sin embargo, añade que el uso de nanopartículas de oro es prometedor, ya que aumentan la conductividad del papel e intensifican la sensibilidad del sensor. “El dispositivo también es sostenible, ya que es fabricado con material biodegradable, lo que reduce el impacto ambiental de su eliminación”, comentó.
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Los investigadores ya están en contacto con algunas empresas interesadas, como la Empresa de Saneamiento Básico del Estado de São Paulo, una de las más grandes del mundo en términos de ingresos y población atendida por los servicios prestados (28,4 millones de personas).
El equipo espera patentar la tecnología en la oficina brasileña de patentes antes de que finalice el año.
Sensor de papel, usos múltiples
El potencial de los sensores de papel para diversas aplicaciones es enorme, especialmente en entornos con recursos limitados. Son simples de fabricar, económicos, fáciles de operar, portátiles y desechables, y atraen cada vez más la atención de varios grupos de investigación de Brasil.
Científicos del Instituto de Química de la Universidad Federal de Goiás, por ejemplo, han creado un sensor de papel capaz de medir los niveles de glucosa en la lágrima de individuos con diabetes
El dispositivo funciona como los sensores de embarazo portátiles, pudiendo dar una respuesta positiva o negativa, pero también cuantitativa. Está compuesto por papel de filtro impregnado con reactivos químicos que cambian de color al entrar en contacto con la glucosa en la lágrima. Cuanto más azul se vuelve el papel, más alterado está el nivel de azúcar en sangre.
Así que el paciente sólo necesita acercar una tira a su ojo para obtener el resultado en minutos, sin tener que pincharse el dedo. “Cada sensor cuesta alrededor de R$ 0,10 (aproximadamente US$ 0,02), por lo que creemos que resultaría en un ahorro para el sistema público de salud, responsable de comprar y distribuir el aparato para medir la glucosa, las tiras reactivas y las lancetas”, señala la química Ellen Flávia Moreira Gabriel, una de las inventoras del dispositivo.
En el IFSC-USP, investigadores desarrollaron un sensor electroquímico de papel kraft capaz de detectar la presencia de pesticidas en frutas y verduras en tiempo real.
Al entrar en contacto con manzanas o repollos, por ejemplo, el sensor, conectado a un dispositivo electrónico, identifica la presencia y mide la cantidad del fungicida carbendazim, ampliamente utilizado en Brasil pese a estar prohibido.
“Es mucho más fácil y barato, además de mucho más confiable para que los supermercados, restaurantes o importadores realicen la verificación”, señala el físico Osvaldo Novais de Oliveira Junior, profesor del IFSC-USP, uno de los autores del dispositivo.
> Enlace al artículo completo en Sensor & Diagnostics
Por Rodrigo de Oliveira Andrade
Este artículo fue producido por la edición de América Latina y el Caribe de SciDev.Net