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Un sofisticado sensor portátil registra la contaminación y detecta enfermedades

Un sofisticado sensor portátil registra la contaminación y detecta enfermedades

El óxido nítrico es un gas nocivo para la atmósfera, pero que a su vez puede aplicarse con fines médicos. Por eso, resulta vital la medición exacta de sus concentraciones para evitar la contaminación ambiental y, al mismo tiempo, para optimizar su empleo con objetivos terapéuticos y de prevención de la salud. Un nuevo sensor desarrollado en Estados Unidos logra esto con gran eficacia y mediante un dispositivo que puede transportarse, algo que resultaba muy complejo con los sensores empleados hasta el momento. La innovación también podría utilizarse para la detección de otros gases. Por Pablo Javier Piacente.

Un sofisticado sensor portátil registra la contaminación y detecta enfermedades

Investigadores e ingenieros de la Universidad de Princeton, con la colaboración de especialistas de la Universidad de Rice, han avanzado en el desarrollo de un dispositivo portátil capaz de medir con exactitud las concentraciones de óxido nítrico en cualquier lugar. Hasta el momento, resultaba muy complejo cuantificar la presencia de este gas fuera de las condiciones creadas en el laboratorio.

Es importante tener en cuenta que el óxido nítrico es un gas que, por un lado, ejerce una fuerte acción contaminante en la atmósfera pero que, por otro, desempeña un papel crucial en procesos fisiológicos como el intercambio de mensajes entre neuronas, la eliminación de microorganismos y el control de los niveles de presión arterial, entre otras funciones relacionadas con el cuerpo humano.

Es así que actualmente se lo emplea para desarrollar nuevos fármacos orientados a combatir la arteriosclerosis o para disminuir la presión arterial en casos específicos. Por consiguiente, el dispositivo portátil creado no solamente puede ser útil para medir concentraciones contaminantes de este gas, sino además para ser empleado en proyectos relacionados con las ciencias de la salud.

Los primeros resultados relacionados con este nuevo dispositivo portátil fueron publicados en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, y a través de un comunicado de prensa de la Universidad de Princeton. Sin dudas, se trata de un importante avance para la detección eficiente del óxido nítrico en diferentes contextos.

El funcionamiento del nuevo dispositivo

El nuevo método de identificación del gas desarrollado en Princeton emplea un sistema compuesto por un láser y sensores de bajo costo, compactos y altamente confiables. Este dispositivo portátil, adecuado para su despliegue a gran escala, podría ser de gran valor para las ciencias de la atmósfera, el control de la contaminación, la biología y la medicina, entre otras áreas.

En relación con la atmósfera, el óxido nítrico es tan potente que puede ayudar a promover todo tipo de fenómenos, incluyendo los más perjudiciales para el planeta como la lluvia ácida o el agotamiento de la capa de ozono. Al mismo tiempo, una pequeña cantidad de este gas puede colaborar en el diagnóstico del asma y otros trastornos en el hombre. De esta manera, la investigación reseñada tiene una doble faceta de aplicaciones que sin dudas la transforman en un desarrollo más que interesante en distintos campos de la ingeniería y de la ciencia.

Los usos que podría tener este nuevo dispositivo portátil incluyen desde el estudio y control de las emisiones de automóviles y camiones al monitoreo de la exposición humana a contaminantes en entornos urbanos e industriales. En el caso de la medicina, el dispositivo resulta particularmente atractivo porque los resultados no están dañados por el vapor de agua, que está presente en las muestras de aliento que se efectúan en la actualidad.

Una simple prueba de óxido nítrico en la respiración de un paciente, por ejemplo, será capaz de establecer un diagnóstico tan serio e importante como la presencia de enfermedad pulmonar obstructiva crónica e inflamación, una patología que descubierta a tiempo puede ser tratada en forma mucho más eficaz.

Principales ventajas comparativas

Según el responsable de la investigación, el profesor asistente de ingeniería eléctrica en Princeton Gerard Wysocki, el sensor desarrollado resulta mucho más preciso y sensible que los sistemas existentes en la actualidad, además de ser compacto y portátil, dos características que facilitan su uso fuera del laboratorio.

El dispositivo utiliza un láser y un tipo innovador de filtro de polarización que permite detectar cantidades muy pequeñas del gas. El equipo que desarrolló el sistema concretó pruebas preliminares del mismo durante los Juegos Olímpicos 2008 en Beijing, China. Vale resaltar que también participaron del equipo de trabajo Frank Tittel, de la Universidad de Rice, y el Premio Nobel 1996 Robert Curl, dos pioneros en el campo de la detección molecular mediante láser.

Luego de los testeos realizados en Beijing se realizaron algunas mejoras, que permitieron que el sistema se circunscriba a un sensor portátil del tamaño de una caja de zapatos. Esta extrema funcionalidad permitirá el desarrollo de redes de sensores a gran escala y a nivel mundial, con mediciones y vigilancia continua en tiempo real de las concentraciones de óxido nítrico y otros gases en diferentes ámbitos y con variadas aplicaciones.

La gran diferencia de este detector con sus antecesores es la movilidad que permite en comparación con los métodos como los espectrómetros de masas y cromatógrafos de gas o incluso los dispositivos que emplean láseres pero dependen de enormes fuentes. El nuevo sistema, en cambio, emplea un láser de cascada cuántica que permite reducir las dimensiones del dispositivo y es capaz de detectar de manera fiable el gas a una concentración de unas pocas partes por mil millones.

El trabajo de los investigadores de Princeton y Rice fue apoyado por la National Science Foundation, el MIRTHE (Mid-InfraRed Technologies for Health and the Environment Engineering), el Departamento de Energía de los Estados Unidos, Aerodyne Research Inc. y la Fundación Robert Welch.

RedacciónT21

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