Una «nariz» artificial puede oler la comida en mal estado y podría detectar enfermedades

Los olores como el olor de la hierba cortada o los vapores de la gasolina son el resultado de compuestos orgánicos volátiles una nueva tecnología puede detectarlos e identificarlos

Aunque el olfato ha desempeñado históricamente un papel importante en la lucha contra enfermedades como la peste y la tuberculosis, la nariz humana no suele ser lo bastante sensible para utilizarse como herramienta de diagnóstico fiable.

Sin embargo, una nueva «nariz» artificial inspirada en nuestro sentido del olfato podría permitir ahora detectar enfermedades no diagnosticadas, gases peligrosos y alimentos que empiezan a estropearse.

Y todo gracias a una tecnología que ya existe.

Rodeados de antenas

¿Qué tienen en común su teléfono móvil, su ordenador y su televisor? Las antenas.

«Estamos literalmente rodeados de tecnología que se comunica mediante antenas», afirma Michael Cheffena.

Cheffena es profesor de Telecomunicaciones en la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) de Gjøvik y cree que esta tecnología puede servir para mucho más que comunicarse:

«Al dotar a las antenas de funciones sensoriales, la infraestructura existente puede utilizarse en nuevos ámbitos de aplicación. Ésta ha sido una de las principales motivaciones para investigar si las antenas pueden utilizarse para estos fines», añade.

La solución más sencilla suele ser la mejor

Cheffena explicó que los intentos anteriores de crear las llamadas «narices electrónicas» no han contado con la ventaja de disponer de una infraestructura ya existente. También se han visto afectados por otros problemas que la tecnología de antenas podría resolver.

«Otras narices electrónicas pueden tener varios cientos de sensores, a menudo cada uno recubierto de materiales diferentes. Esto hace que su funcionamiento consuma mucha energía y que su fabricación sea cara. También suponen un elevado consumo de material. En cambio, el sensor de antena consta de una sola antena con un solo tipo de revestimiento», explica Cheffena.

¿Seguro que eso va en detrimento de la precisión y la funcionalidad?

Al contrario», afirma Yu Dang, investigador del Departamento de Fabricación e Ingeniería Civil de la NTNU de Gjøvik y autor principal de un artículo de investigación sobre la nueva “nariz de antena” publicado recientemente en la revista Sensors and Actuators B: Chemical.

Olor a gasolina y a hierba recién cortada

Dang afirma que su sensor distingue entre los distintos gases con los que se ha probado con una precisión del 96,7%. Se trata de un resultado que no sólo está a la altura del rendimiento de las mejores narices electrónicas hasta la fecha, sino que en algunos aspectos incluso las supera.

Para entender cómo, he aquí cómo funciona realmente la nariz de antena:

La antena transmite señales de radio a una serie de frecuencias diferentes en el entorno. Después analiza cómo se reflejan. La forma en que se comportan las señales cambia en función de los gases presentes y, como la antena transmite señales a múltiples frecuencias, los cambios crean patrones únicos que pueden relacionarse con compuestos orgánicos volátiles específicos.

Los compuestos orgánicos volátiles son gases que se encuentran habitualmente en el aire. Se caracterizan por tener un punto de ebullición bajo, lo que significa que tienden a evaporarse a bajas temperaturas. Y aunque no se pueden ver ni sentir, seguro que ha olido alguno de ellos.

Todos los organismos vivos, incluidas las plantas, emiten compuestos orgánicos volátiles, a menudo como medio de protegerse de las plagas o de comunicarse entre sí. El olor a hierba recién cortada es un ejemplo bien conocido.

Los vapores de la gasolina de su cortacésped son otro ejemplo. Dado que muchos de los productos que utilizamos y los materiales de los que nos rodeamos también emiten compuestos orgánicos volátiles, en la mayoría de los entornos estará presente un gran número de gases en diversas combinaciones. Esto hace que la tarea de distinguir los gases significativos de los insignificantes sea extremadamente difícil.

Dang explicó que se hace aún más difícil cuando además se añaden los isómeros a la mezcla.

Los difíciles gemelos

«Los isómeros son compuestos químicos que tienen la misma fórmula molecular, pero cuyos átomos están unidos de formas ligeramente diferentes», explica.

Según los investigadores, son un poco como gemelos: muy parecidos, pero no idénticos.

«Estos compuestos han sido durante mucho tiempo un reto para este tipo de tecnología de sensores. Incluso las narices electrónicas más sofisticadas, compuestas por muchos sensores diferentes, tienen problemas con ellos», explica Dang.

Por ello, está muy satisfecho de que el sensor de su antena funcione tan bien incluso con estos compuestos tan difíciles.

Podría detectar enfermedades

De momento, la tecnología de sensores se ha probado en frutas y carnes dañadas por impactos de distintas edades. Mediante el ajuste de los algoritmos que detectan las «huellas dactilares» únicas de los distintos gases, los investigadores creen que la tecnología también podría ser capaz de oler enfermedades.

«Los compuestos orgánicos volátiles permiten a los perros adiestrados detectar cambios en el nivel de azúcar en sangre que ponen en peligro la salud y enfermedades como el cáncer, así que el principio es prácticamente el mismo», explica Dang.

Sin embargo, a diferencia de los perros, el sensor de antena no requiere meses de entrenamiento ni adiestradores especializados. La tecnología básica es algo que ya tienes en el salón de tu casa.

REFERENCIA

Facile E-nose based on single antenna and graphene oxide for sensing volatile organic compound gases with ultrahigh selectivity and accuracy.

Imagen: Una nariz de antena creada en un laboratorio de Gjøvik. Fotografía: Mads Wang-Svendsen