El color como indicador de la contaminación hídrica
El problema de la cuantificar de la contaminación es obtener dispositivos de bajo coste que funcionen de forma autónoma y proporcionen datos exactos sobre los contaminantes químicos y biológicos a lo largo de meses y años. El equipo del proyecto NAPES, financiado con fondos europeos, ha creado un prototipo de dispositivo de detección química colorimétrica que toma muestras de agua y, mediante técnicas de microfluidos, añade reactivos para generar un color específico. «Para determinar el color resultante, relacionado con la concentración de nutrientes y otros contaminantes en agua, se empleó un fotodetector LED (diodo de emisión de luz) de bajo coste», afirma Dermot Diamond, coordinador del proyecto e investigador en el Centro Nacional de Investigación de Sensores de la Universidad de Dublín (Irlanda). El estudio se centró en el fosfato, un contaminante importante en los acuíferos europeos. «Los aspectos químicos pueden adaptarse para la detección de otros contaminantes de interés», afirma. Se emplearon los dispositivos prototipo en el Mediterráneo y la región del Ártico así como en plantas de tratamiento de aguas residuales en Italia e Irlanda. Los socios de Tellabs en Irlanda estiman que el precio comercial del dispositivo NAPES rondará entorno a los dos mil euros, es decir, diez veces menos que el precio actual de los sistemas de análisis automático del entorno. «La reducción del precio de estos instrumentos permitiría aumentar considerablemente el número de dispositivos producidos y analizar la contaminación más a menudo y en más lugares, lo que proporcionaría una imagen precisa del estado medioambiental», explica el Dr. Diamond. Biodetectores Para la detección de contaminantes biológicos como la bacteria E. coli, se empleó un sensor óptico desarrollado por primera vez en la Universidad de Milán (Italia). «El polímero utilizado en este detector es invisible en el agua, ya que posee el mismo índice de refracción que esta sustancia», señala Diamond. La superficie del material se modificó para detectar una determinada molécula. «Debido a que su índice de refracción es igual al del agua, al modificar la superficie cambia el índice de refracción y lo que antes era invisible ahora se ve. De esta forma se obtiene un método de detección muy sensible», declara. Por otro lado, otro socio del proyecto, el Instituto Curie de Paris (Francia) inmovilizó los biorreceptores de Aquila Biosciences en microesferas. En presencia de agua biocontaminada, las bacterias se concentran en las microesferas y se liberan posteriormente para su determinación a través del detector óptico diseñado en Milán. Estos productos complejos se investigaron de forma individual en el marco del proyecto NAPES y posteriormente se integraron en plataformas de validación del funcionamiento para su análisis en ensayos de laboratorio. Dispositivo de luz problemático En el proyecto se desarrollaron también materiales modificables mediante la luz. Se sintetizaron moléculas que se emplearon para producir un gel cuyas propiedades (contracción o expansión) cambian drásticamente bajo la exposición a la luz. El control fluídico requiere válvulas que consumen mucha energía y son demasiado grandes para su integración en un chip de microfluidos. «El gel mencionado se incorporó en canales microfuídicos y se expuso a la luz para su expansión o contracción. De esta forma se lograba abrir o cerrar el canal según la fuera la necesidad», explica el Dr. Diamond. «Se demostró que no solo era posible activar o detener el flujo, también se podía mantener el gel de polímero en un estado intermedio, parcialmente abierto, para controlar con precisión el caudal de flujo a través del canal». La «válvula» controlada por luz y patentada podría incorporarse en un chip de microfluido y convertirse en una técnica molesta, ya que reducirá considerablemente el coste de los sistemas de microfluido empleados en las herramientas de análisis.
Palabras clave
NAPES, agua, contaminación, sensores, fotosensores, válvulas, microfluídico, nanomateriales, fosfatos, E. coli, enfermedad, enfermedades de transmisión hídrica
