En los últimos 20 años se han desarrollado en diferentes partes del mundo dispositivos que pueden ser descritos como narices electrónicas.
Hasta seis enfermedades que actualmente se diagnostican por medio de gotas de sangre, como la diabetes, cáncer de pulmón, enfermedades renales y hepáticas, podrán ser detectadas por medio de un soplo de aire de los pacientes gracias a un dispositivo de la familia de narices electrónicas, que desarrollan conjuntamente México y España, a través del Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología (ICAT), de la UNAM, y el grupo SensAvan, del Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), de España.
En los últimos 20 años se han desarrollado en diferentes partes del mundo dispositivos que pueden ser descritos como narices electrónicas. Se trata de tecnología en la que se unen la química, la física y la ingeniería. El ejemplo más conocido de este tipo de dispositivos sería el llamado alcoholímetro, que mide niveles de alcohol en la sangre de un individuo, a partir del aire que exhala. Todos los dispositivos llamados narices electrónicas tienen un mecanismo de reacciones químicas rápidas que identifican rápidamente el estado de los químicos presentes en el ambiente y los envía, con una especie de firma electrónica, a un microprocesador que informa cuál es el químico presente en la muestra de aire.
El equipo de investigadores de México y de España trabaja en el desarrollo de una capa sensible que identifica diferentes moléculas presentes en las enfermedades referidas, así como la parte electrónica y física del dispositivo. En la nariz electrónica las moléculas de las especies químicas que contienen el aliento y el aire interfieren con las ondas acústicas de los los dispositivos (similares a las sísmicas) y generan un cambio en dicha onda.
Se trata de un sistema olfativo artificial compuesto por una matriz de dispositivos sensores basados en nanomateriales. Su tamaño es tan pequeño que cabe en la palma de la mano. Sin embargo, estos instrumentos todavía están a prueba en diferentes laboratorios del mundo. Se han utilizado con éxito, pero de manera experimental, en el diagnóstico no invasivo de cáncer, asma y enfermedad pulmonar obstructiva crónica.
Los sensores contienen diversos materiales sensibles. No obstante, nanopartículas de óxidos metálicos, nanohilos, nanotubos y grafeno son algunos materiales en estudio que se podrían emplear como nuevas capas sensibles en dispositivos basados en ondas acústicas.
En sus investigaciones, el ICAT-UNAM y el grupo SensAvan, del CSIC, prueban varias matrices con diferentes tipos de sensores, a fin de aplicarlas en apoyo del diagnóstico médico y en el monitoreo del medio ambiente.
Daniel Matatagui, del grupo SensAvan, quien desarrolló el dispositivo en el ICAT junto con su alumno Fabio Andrés Bahos, en colaboración con el CSIC, dijo:
“Imagina que con el aliento, en vez de una muestra de sangre, el médico podrá detectar patologías. Podríamos saber, también con una muestra de aire, qué tan contaminada está una zona específica de Madrid o de Ciudad de México.”
La señal que detectan los equipos al entrar en contacto con las moléculas presentes en la muestra de aliento es traducida y medida con un mecanismo electrónico en el que se integra la matriz de sensores. Luego, con técnicas de reconocimiento de patrones, se extrae información sobre qué especies químicas contiene una muestra de aliento o de aire contaminado. El sistema olfativo artificial envía la señal a una computadora, a un teléfono celular o a otro mecanismo similar.
Más allá de los beneficios en el campo de la salud, el sistema cuenta con características que permitirían aplicarlo a otros usos, como la detección de sustancias tóxicas presentes en el ambiente y a las que está expuesta la población, sin percibirlas.
Baratos y fáciles de producir se podrían poner dispositivos en diferentes puntos de una metrópoli y saber dónde hay mayor concentración, por ejemplo, de ozono, que causa estrés oxidativo.
MOLÉCULAS QUE INFORMAN RIESGOS . El aliento contiene sustancias que son marcadores específicos de enfermedades. La diabetes genera un aumento importante en la concentración de cuerpos cetónicos; en las afecciones renales incrementa el amoniaco; en el asma, el óxido nítrico. En el cáncer de pulmón se produce monóxido de carbono; en la enfermedad del hígado, sulfuro de dimetilo; en la esquizofrenia, etano, por ejemplo.
La UNAM y EL CSIC buscan desarrollar un sistema olfativo artificial que sirva para una revisión rápida y primera prueba que confirme o descarte un padecimiento.