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Una nariz electrónica detecta el olor a tierra y a moho de las bacterias del agua

Los dispositivos actuales o son muy complejos, o sólo captan la contaminación cuando ya es tóxica


Investigadores coreanos han creado una nariz electrónica que recrea la capacidad de la nariz humana: detecta el olor terroso y el mohoso en el agua, que son indicadores de contaminación por bacterias a niveles bajos. Hasta ahora, los dispositivos o son muy complejos o sólo detectan niveles más altos, ya tóxicos.




La nariz electrónica detecta el olor a tierra y a moho en el agua. Imagen: Tai Hyun Park. Fuente: Universidad Nacional de Seúl.
La nariz electrónica detecta el olor a tierra y a moho en el agua. Imagen: Tai Hyun Park. Fuente: Universidad Nacional de Seúl.
Los seres humanos pueden detectar más de un billón de olores diferentes, según un estudio de hace un año realizado por la Universidad Rockefeller (Nueva York, EE.UU.). Con ese poder para distinguir los olores, la nariz humana puede identificar el aroma de una flor hermosa, detectar si los alimentos han pasado su mejor momento, o el peligro antes de que aparezca.

¿Y si pudiéramos recrear ese poder en un dispositivo? Eso es exactamente lo que investigadores de la Universidad Nacional de Seúl (Corea del Sur) han hecho - y el resultado tiene aplicaciones potenciales en salud, producción de vino y seguridad de aeropuertos.

Un equipo de investigadores dirigido por Tai Hyun Park, profesor de la Escuela de Ingeniería Química y Biológica, ha desarrollado una nariz bioelectrónica que imita la nariz humana. El dispositivo puede detectar rastros de bacterias en el agua por el olor, sin necesidad de equipos y pruebas complejas.

De acuerdo con su estudio, publicado en Biosensors and Bioelectronics -editada por Elsevier, la tecnología funciona mediante el uso de los receptores olfativos de la nariz humana. El sensor es simple de usar y puede detectar pequeñas cantidades de contaminación en el agua, por lo que es más sensible que los métodos de detección existentes.

Detección de microbios

Hay dos problemas principales causados ​​por las bacterias y otros microbios en el agua: pueden hacer al agua tóxica y hacer que huela mal. En altas concentraciones, las bacterias pueden ser tóxicas en el agua potable. Pero a niveles más bajos, prácticamente indetectables mediante las técnicas actuales, pueden causar "mal sabor", haciendo que la gente deje de beberla.

El nuevo sensor puede olfatear bajos niveles de bacterias y otros microbios mediante la detección del mal sabor que desprenden.

"El agua que huele mal no es necesariamente tóxica", dice Park en una información de Elsevier. "Imagínese que usted no hace la colada; la ropa no es tóxica, pero no querrá usarla porque el olor es malo. Queríamos desarrollar una manera de detectar y eliminar este tipo de contaminación para que las personas beban agua a gusto".

Tradicionalmente, la forma de testear el agua para determinar la contaminación con bacterias ha sido tomar una muestra y tratar de cultivar la bacteria en el laboratorio. Cuando las bacterias crecen, los científicos pueden contar el número de colonias y calcular la concentración de bacterias en el agua. Otro enfoque es detectar directamente los olores; esto se hace generalmente usando técnicas que requieren equipamiento científico grande, tales como la cromatografía de gases o la espectrometría de masas.

"Estas son buenas maneras de detectar moléculas olorosas, pero requieren una gran cantidad de trabajo antes de que la muestra esté lista para ser testada", dice Park. "Y todas estas pruebas se deben hacer en un laboratorio con un equipo costoso, así que simplemente no son adecuados para este ámbito."

Park y el equipo querían desarrollar un dispositivo más cómodo y compacto. Además de contaminar el agua potable, las bacterias y otros microbios también pueden contaminar los ríos y lagos -por ejemplo, las floraciones de algas en Hong Kong. La captura de este tipo de contaminación de forma temprana la hace más fácil de controlar.

Imitando los sentidos humanos

Si bien el video, el audio y la tecnología táctil imitan a la vista, el oído y el tacto humano, aún no existe un dispositivo equivalente que capture con éxito la información de olores o sabores.

La nariz humana inspira a la tecnología. Foto: Pixabay.
La nariz humana inspira a la tecnología. Foto: Pixabay.
"Nuestro objetivo final es desarrollar una nariz bioelectrónica similar a la humana" dice Park. "En la nariz humana, hay cerca de 400 receptores olfativos diferentes. Si pudiéramos desarrollar nuestra tecnología para que los incluyera, tendríamos un dispositivo que pudiera oler todo lo que olemos los humanos, a concentraciones más bajas.

Las bacterias que contaminan el agua emiten olores particulares que están asociados con un puñado de moléculas de olor. Dos olores típicos -terroso y mohoso- son causados por dos moléculas diferentes: geosmin (GSM) y 2-metilisoborneol (MIB).

El nuevo dispositivo-nariz puede detectar estos olores en concentraciones muy bajas, de apenas 10 nanogramos por litro de agua. También es muy sensible y puede detectar un olor particular en una mezcla con otros.

La nariz humana es más compleja que simples receptores de dos moléculas de olor, así que para hacer un dispositivo que huela de verdad, los investigadores tendrán que intensificar sus esfuerzos.

Aplicaciones

La tecnología tiene muchas otras aplicaciones, dicen los investigadores. Un dispositivo de olor podría ser muy útil para la industria de los olores: perfumes, cosméticos, vino y café. Ciertas enfermedades, como el cáncer de pulmón, pueden hacer que los pacientes desprendan olores particulares; se sabe que los perros los detectan, y una nariz bioelectrónica abre el camino para el diagnóstico a través del olfato. También serviría en seguridad, por ejemplo en la búsqueda de drogas en los aeropuertos.

A nivel más básico, sin embargo, los investigadores dicen que podría ayudarles a construir algo que nunca se ha hecho: un sistema de clasificación de olores.

Smartphone

En la misma línea, un grupo de investigación del Instituto de Tecnología de Israel-Technion (Haifa) está desarrollando un producto que, combinado con un teléfono inteligente, será capaz de detectar la respiración del usuario para la detección precoz de enfermedades potencialmente mortales.

El proyecto Sniffphone combinará la tecnología de detección de alcoholemia con un teléfono inteligente, para detectar enfermedades de forma no invasiva, rápida y barata. Funcionará mediante el uso de micro y nano-sensores que leen el aliento exhalado y luego transfieren la información a través del teléfono móvil, conectado a un sistema de procesamiento de información, para su interpretación. Los datos son entonces evaluados y se diagnostican las enfermedades que correspondan.

Referencia bibliográfica:

Manki Son, Dong-guk Cho, Jong Hyun Lim, Juhun Park, Seunghun Hong, Hwi Jin Ko, Tai Hyun Park: Real-time monitoring of geosmin and 2-methylisoborneol, representative odor compounds in water pollution using bioelectronic nose with human-like performance. Biosensors and Bioelectronics (2015). DOI: 10.1016/j.bios.2015.06.053

Viernes, 11 de Septiembre 2015
Elsevier/T21
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