La curiosidad nunca mató al científico

Archivo para agosto, 2012

Simulando los sentidos mediante el análisis químico

Desde el mundo de la ciencia y la tecnología siempre se ha intentado imitar al cuerpo humano mediante diferentes tecnologías. También es el caso en la Química Analítica, donde ha habido una tendencia a desarrollar metodologías que imitan a los diferentes sentidos para el análisis de compuestos químicos. Así se han elaborado sistemas para emular el sentido del olfato y analizar determinados productos mediante el olor que despiden, ya que ese olor proviene, como todo, de sustancias químicas.

Uno de los últimos sentidos en intentar ser simulados es el sentido del gusto, mediante el desarrollo de lenguas electrónicas. Existen diferentes intentos para la creación de lenguas electrónicas que puedan analizar sustancias mediante métodos electroquímicos como potenciometría o voltamperometría.

Una de las lenguas electrónicas recientemente desarrolladas se basa en la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS). El sistema consiste básicamente en cuatro elementos principales:

  • ordenador personal con puerto USB
  • chip electrónico de audio TI PCM2900B conectado por USB al ordenador
  • celda electroquímica con electrodo de trabajo de disco de oro y electrodo auxiliar de platino
  • interfase electrónica entre la celda electroquímica y el chip de audio

El funcionamiento básico del análisis consiste en la aplicación de una señal de excitación a la disolución que interaccionará de diferente manera según las sustancias que se encuentren en la disolución y por tanto, emitirá una señal diferente para cada caso analizado. El sistema realiza diferentes transformaciones para obtener una señal de salida en forma de impedancia. Las señales de impedancia obtenidas son tratadas mediante un análisis estadístico de componentes principales y de máquinas de vectores de soporte para su clasificación por patrones.

Prototipo de lengua electrónica

Prototipo de lengua electrónica

Se comprobó el funcionamiento de este sistema mediante el análisis de diversas muestras, más o menos complejas. En primer lugar, fueron analizadas diferentes concentraciones de disoluciones en agua destilada de HCl, NaCl, MgCl2 y sacarosa, imitando diferentes sabores: ácido, salado, amargo y dulce. A continuación, se analizaron muestras de diferentes aguas comerciales y de grifo. Y por último, se analizaron diferentes variedades de té.

Tras el análisis clasificatorio de las diferentes muestras se llega a una capacidad de clasificación correcta del 94.6 % para las disoluciones simples de sabores, del 97.5 % para los diferentes tipos de agua, y del 86.3 % para las muestras de té.

Análisis clasificatorio de diferentes tipos de agua

Análisis clasificatorio de diferentes tipos de agua

El instrumento desarrollado en este trabajo permite la clasificación de diferentes muestras de una manera fácil y rápida. Está claro que debe mejorar en diferentes aspectos para llegar a ser un instrumento comercial, pero podría tener una aplicación interesante en control de calidad de diferentes muestras, o incluso en análisis forense.

ResearchBlogging.orgRitesh Kumar, Amol P. Bhondekar, Rishemjit Kaur, Saru Vig, Anupma Sharma, & Pawan Kapur (2013). A simple electronic tongue Sensors & Actuator B: Chemical, 171-172, 1046-1053 DOI: 10.1016/j.snb.2012.06.031

Este post participa en la XVII Edición del Carnaval de Química, alojado en el blog Un Geólogo en apuros

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El análisis forense cada vez más cerca de CSI

Sin lugar a dudas CSI ha sido una serie en la que se ha puesto sobre la mesa la importancia que tiene el análisis químico dentro de la ciencia forense.

Dentro del análisis forense tiene una gran importancia conocer si un individuo ha disparado un arma o no, es decir, la identificación de los residuos de un disparo de un arma. Se puede entender que lo ideal sería poseer un método de análisis que sea rápido, fácil, fiable y que pueda utilizarse incluso en el lugar del crimen. En este tipo de análisis un paso crucial es la recolección de la muestra.

El gran Joseph Wang y sus colaboradores han desarrollado un método muy efectivo para este tipo de análisis que posee unas características que lo hacen muy prometedor para su uso en el análisis forense del futuro.

El novedoso protocolo “swipe and scan” desarrollado por estos investigadores consiste en una inicial transferencia mecánica de los residuos de la mano del sospechoso directamente a la superficie de un electrodo serigrafiado. Tras esta transferencia de material, se añade una gota de una disolución sobre el electrodo y se realiza un análisis voltamperométrico de varios metales que existen en el residuo de las armas como son plomo, antimonio y cobre. Solamente se necesita un sistema potenciostático (cada vez más miniaturizados) y un sistema electrónico de obtención de datos, que puede ser un dispositivo móvil, y por tanto el instrumento completo es de un pequeño tamaño y fácilmente portable. Este análisis completo desde la obtención de la muestra hasta la obtención del resultado se lleva a cabo en pocos minutos.

Método Swipe and scan

Tras el disparo de la pistola con una mano, restos metálicos, especialmente plomo y cobre, quedan depositados sobre la mano del individuo que ha disparado. Por tanto, la señal electroquímica medida con la técnica voltamperométrica de redisolución aumentará en gran medida tras el traspaso de los restos del disparo al electrodo de trabajo.

Señal positiva y señal negativa

Otros de los resultados obtenidos son un aumento en los niveles metálicos en individuos cercanos al individuo que ha disparado pero que no han estado en contacto con el arma, o en los individuos que se han lavado las manos tras haber disparado.

Señales de control

C1: blanco, C2: individuo cercano, F: individuo que ha disparado

Es una metodología prometedora pero que todavía necesita algún refinamiento, por ejemplo para evitar falsos positivos de individuos que están en contacto laboralmente con metales como plomo y cobre. Otras mejoras pueden venir en analizar diferentes sustancias de los residuos y así hacer un mapa completo de diferentes armas, y quizás poder identificar incluso el arma con la que se ha disparado.

Como siempre Wang sigue desarrollando novedosas pero muy simples tecnologías para resolver problemas que nos encontramos día a día. Tecnologías baratas, simples pero muy útiles. Esto sí que es innovación.

El análisis químico cada vez se acerca más a la ficción de CSI, es decir, tomar la muestra, analizar y en cinco minutos tener los resultados.

ResearchBlogging.orgAoife M. O’Mahony, Joshua R. Windmiller, Izabela A. Samek, Amay Jairaj Bandodkar, & Joseph Wang (2012). “Swipe and Scan”: Integration of sampling and analysis of gunshot metal residues at screen-printed electrodes Electrochemistry Communications, 23, 52-55 DOI: 10.1016/j.elecom.2012.07.004

 

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