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El azul es para riesgo biológico
Un sensor químico que cambia de color en presencia de toxinas podría algún día salvar vidas en el campo de batalla y en industrias peligrosas, informan investigadores en la edición del 17 de agosto de Ciencias revista.
El sensor, desarrollado en la Universidad de Wisconsin, utiliza cristales líquidos para detectar contaminantes ambientales.
Es una indicación visual directa y no requiere energía eléctrica, dijo Nicholas Abbott, el investigador principal del estudio, a technologyreview.com. Es lo suficientemente simple como para que pueda resultar útil en la supervisión personal.
Ponte en el ritmo
El dispositivo de Abbott consta de tres componentes: una capa inferior de oro con un patrón de ranuras a nanoescala, moléculas receptoras incrustadas en esa capa y una capa superior de cristales líquidos unidos a los receptores por un enlace de hidrógeno suelto. Este enlace controla la orientación de los cristales líquidos, lo que determina su apariencia al ojo humano.
Cuando el sensor encuentra un compuesto objetivo (un gas tóxico, por ejemplo), ese compuesto forma un enlace fuerte con las moléculas receptoras, rompiendo los enlaces de hidrógeno débiles de los cristales líquidos. Los cristales líquidos que se liberan repentinamente se orientan a lo largo de las ranuras de la capa de oro, lo que cambia la apariencia del sensor. Cuando el compuesto objetivo ya no está presente, los cristales líquidos se vuelven a unir a los receptores y la apariencia del sensor vuelve a la normalidad.
En su experimento, Abbott y sus colegas utilizaron grupos de ácido carboxílico como receptores. Los grupos ácidos formaron un enlace débil con la capa de cristal líquido, pero un enlace fuerte con el compuesto objetivo venenoso, la hexilamina.
Este enfoque, llamado enlace competitivo, ayuda al dispositivo a evitar falsos positivos. El sensor distinguió el compuesto objetivo del alcohol, hexanos, vapor de agua y otras sustancias químicas. A algunos detectores experimentales, dice Abbott, les resulta especialmente difícil distinguir sus objetivos del agua, una deficiencia que los limita al laboratorio.
El sistema Abbott es un trabajo muy interesante para la detección de toxinas en fase de vapor (gas), dice Jerome Workman Jr., investigador principal de Kimberly-Clark y experto en dispositivos analíticos.
Rápido, económico y bajo control
Hoy en día, el instrumento de campo más común para detectar toxinas ambientales es el cromatógrafo de gases portátil, que cuesta miles de dólares y pesa más de 50 libras, aunque los dispositivos que detectan solo uno o dos compuestos pueden pesar tan solo diez o quince libras, dice Eric. Anderson de Buck Scientific, un fabricante de instrumentos analíticos.
Abbott dice que su detector no solo es más barato de fabricar, sino más portátil y más fácil de usar: una persona podría usar el dispositivo como una insignia que cambia de color, similar a las que miden la exposición a la radiación. La insignia podría incluir receptores para muchos compuestos diferentes, dispuestos en una matriz o en patrones. El patrón que se desarrolla podría ser una letra o una palabra, por lo que podría ser entendido por una persona no técnica, dice Abbott.
Aunque el dispositivo actualmente solo detecta compuestos gaseosos, Abbott espera desarrollar una versión que funcione con fluidos. También está trabajando para desarrollar detectores de cristal líquido para dianas biológicas complicadas, incluidos virus y bacterias, y reporta cierto éxito al detectar la unión a proteínas.
Este es un problema de frontera real, la detección de contaminantes ambientales de todo tipo, dice Bruce Rittman, profesor de ingeniería ambiental en la Universidad Northwestern. Obtener información rápida es ahora el eslabón débil; algo de esto lleva mucho tiempo. Si puede hacer esto, es un beneficio fantástico.