Se buscan empresas del sector químico o farmacéutico para firmar acuerdos de cooperación técnica para el desarrollo de los “kits”

Sensores químicos colorimétricos

Elena Carrió. Promoción Comercial. Centro de apoyo a la Innovación, la Investigación y la Transferencia de Tecnología de la Universidad Politécnica de Valencia.01/02/2005

Investigadores de la Universidad Politécnica de Valencia están desarrollando varios métodos de detección colorimétricos adaptables a “kits” o sensores de detección. La técnica es sencilla, económica y fiable y permite la detección de sustancias como cianuro, sulfuros, aminas, fluoruros, tioles y ATP con gran rapidez.

Debido a los efectos nocivos en la salud y el medio ambiente de algunos compuestos presentes en el agua y los alimentos, el desarrollo de sistemas fiables y sencillos de detección cualitativa o semicuantitativa puede ser de interés para un amplio rango de procesos industriales o de control medioambiental.

Actualmente, el diseño de nuevos sensores químicos estudia procesos en los que se genera una señal macroscópica bien sea por fluorescencia o por cambio de color. Sin embargo, en la mayoría de los casos la señal óptica es solamente observable en disolventes no acuosos como el cloroformo o acetonitrilo, o bien dicha señal no es fácilmente apreciable porque se basa en una disminución de coloración en la disolución.

El método de detección desarrollado por los investigadores de la UPV permite la detección de ciertas sustancias en disoluciones acuosas mediante un simple cambio de color fácilmente apreciable visualmente.

La tecnología se podría acoplar al diseño de un “Kit” de análisis rápido para la obtención de análisis semicuantitativo de los siguientes compuestos:

El anión cianuro es uno de los aniones inorgánicos más tóxicos que existe, sin embargo es también uno de los más utilizados en gran número de aplicaciones como fabricación de fibras y resinas, obtención de herbicidas y en la extracción minera de oro.
El anión sulfuro también presenta una toxicidad elevada y, a su vez, es utilizado en gran cantidad de procesos industriales (tintes, cosméticos, madera...). Además, su presencia en efluentes acuosos se incrementa debido a la reducción microbiana del sulfato por bacterias anaerobias. Los efectos de esta sustancia para la salud son numerosos como la capacidad de irritar mucosas, provocar pérdida de conocimiento y parálisis respiratoria.
Las aminas son un grupo importante de compuestos ya que forman parte de los aminoácidos y además muchas de ellas tienen actividades fisiológicas muy potentes como la histamina o los alcaloides. Por otra parte, las aminas son de utilidad en la industria, por ejemplo, en la industria química sirven como intermediarios en la fabricación de colorantes y fibras sintéticas.
Los procesos industriales pueden liberar fluoruros al aire o al agua. Los fluoruros pueden provocar daños y disminución del crecimiento en las plantas y degradación en los huesos de animales y humanos.
Los tioles o mercaptanos incluyen compuestos de gran importancia bioquímica. Algunos de los aminoácidos que contiene el grupo tiol son parámetros importantes en el diagnóstico clínico.
El ATP o trifosfato de adenosina es una molécula que consta de una purina, un azúcar y tres grupos fosfato. El ATP almacena la energía utilizable por las células de los seres vivos y para realizar funciones biológicas. Este método de detección se ha desarrollado junto con investigadores de la Universidad de Valencia

La tecnología se podría acoplar a un “kit” de análisis rápido para la obtención de análisis semicuantitativo

Aspectos innovadores y ventajas

Como productos alternativos, podemos citar a los sensores espectroscópicos, fluoroionófonos o cromoionóforos. En cuanto a los aspectos innovadores frente a las tecnologías existentes, destacan los siguientes:

Se pueden utilizar en medios acuosos.
La medida proporcionada es fácilmente apreciable visualmente.
Pueden funcionar a diferentes niveles de exactitud (cualitativa, semicuantitativa o cuantitativamente).
Posibilidad de actuar como dosímetros (registro acumulativo).

Ventajas

Fiabilidad: las reacciones en las que se basan los métodos son específicas, por lo que se eliminan las interferencias que producen la presencia de otros compuestos cuando se realizan los análisis mediante ensayos clásicos.
Instrumentación sencilla y económica: no necesita instrumentación cara. La tecnología se podría acoplar al diseño de un “Kit” de análisis rápido para la obtención de análisis semicuantitativo. En el caso de que sea necesaria una mayor exactitud tan sólo sería preciso disponer de un colorímetro, instrumento que se puede conseguir en tamaño muy reducido (prácticamente portátil) y a un precio muy asequible.
Sencillez de uso y rapidez: frente a los métodos colorimétricos utilizados en la actualidad, la detección que plantean los métodos descritos se realiza por la aparición de color, lo cual permite una mayor sensibilidad, tanto a bajas como a altas concentraciones.

Aplicaciones

Los métodos de detección desarrollados sirven para la detección de agentes contaminantes en aguas, diagnósticos clínicos y biotecnológicos. La detección de cianuro, sulfuro, aminas y fluoruro es de aplicación para la determinación de sustancias contaminantes para el medio ambiente o perjudiciales para la salud.

La detección de ATP se puede emplear para determinar la calidad y edad de alimentos como la carne y el pescado. Podría ser de aplicación en los sectores de medicina forense, biotecnología, tecnología de los alimentos y farmacia. Y, por último, la detección de tioles proporciona datos relevantes para el diagnóstico clínico.

Foto 1: Respuesta obtenida frente a la presencia de cantidades crecientes de fluoruro en agua mediante la utilización de uno de los sensores desarrollados por el grupo investigador

Foto 2: Ejemplo de la respuesta de un sensor de aminas alifáticas desarrollado por el grupo: de izquierda a derecha, material original, n-propilamina, n-butilamina, n-pentilamina, n-hexilamina, n-heptilamina, n-octilamina, n-nonilamina, n-decilamina, n-undecilamina and n-dodecilamina.

Foto 3: Respuesta del sistema sensible al ión cianuro a diferentes aniones. De izquierda a derecha: F^-, Cl^-, Br^-, I^-, NO₃^-, H₂PO₄^-, HSO₄^-, acetato, benzoato, SCN^-, CN^- y disolución del sensor sin anión.

Foto 4: Respuesta del sensor correspondiente a cantidades crecientes de anión cianuro. De izquierda a derecha: [CN-]= 0, 1, 3, 5, 8, 11, 14, 18, 22, 26, 30 y 40 (x 10-5 M).

Foto 5: La fotografía muestra el cambio de color de uno de los sensores en presencia de diferentes aminoácidos. Solamente aquellos que contienen el grupo “tiol” dan lugar a la desaparición del color. De izquierda a derecha y de arriba a bajo: color original del sensor, fenilalanina, treonina, arginina, histidina, asparragina, leucina, alanina, prolina, valina, glicina, lisina, glutamina, metionina, isoleucina, serina, cisteina, triptofano, ácido glutámico y ácido aspártico.metionina, isoleucina, serina, cisteina, triptofano, ácido glutámico y ácido aspártico.