¿Por qué las narices electrónicas no pueden sustituir a los perros rastreadores?
Nuestro sentido del olfato suele recibir menos atención que otros sentidos. La nariz nos alerta de riesgos como, por ejemplo, la comida podrida, las fugas de gas o las tostadas que se están quemando. Sin embargo, para tareas complejas como detectar bombas o material de contrabando, o enfermedades como el cáncer, a menudo dependemos de la capacidad olfativa superior de los perros. Adiestrar a estos animales lleva tiempo y su trabajo puede ser arduo e, incluso, peligroso. Dado nuestro creciente ingenio electrónico, ¿por qué no podemos desarrollar narices electrónicas que los sustituyan? Según Roque, profesora adjunta de Ingeniería Biomolecular en la Escuela de Ciencia y Tecnología NOVA de Portugal, el concepto de nariz electrónica existe desde los años ochenta del siglo pasado. «Los dispositivos que imitan el sistema olfativo suelen tener una cámara, que representa la cavidad nasal, y sensores, que actúan como receptores olfativos», explica. Las mezclas complejas de olores que penetran en la cámara modifican las propiedades fisicoquímicas de los sensores y estos cambios se transforman en señales eléctricas.
La química de los olores
En la práctica, los olores se detectan gracias a los compuestos orgánicos volátiles (COV), que son moléculas pequeñas con una elevada presión de vapor, por lo que se evaporan fácilmente y pasan a un estado gaseoso. Cuando los animales perciben un olor, suelen saber qué respuesta fisiológica o comportamental, por ejemplo el miedo o el estado de alerta, es la más adecuada. Sin embargo, una nariz electrónica debe entrenarse con conjuntos de datos de muestras de COV para aprender a relacionar los olores con su material de origen. «Imagínese entrenar una nariz electrónica para distinguir dos marcas de café: A y B. Para ello, se necesita recopilar señales de sensor para varias muestras de café A y para varias muestras de café B», agrega Roque. Ese hecho significa que, al igual que en el caso de los perros rastreadores, las narices electrónicas necesitan muchas horas de entrenamiento para que sean útiles. «En teoría, las narices electrónicas se pueden entrenar para oler cualquier muestra de COV: con varios ejemplos de un olor concreto, se podría enseñar al sistema a reconocer el patrón de señal asociado —observa Roque—. Las narices electrónicas también podrían detectar nuevos COV sin entrenamiento previo pero, hoy día, esto es más factible con sensores muy selectivos para determinados COV o tipos de COV».
Detección de enfermedades
Roque, coordinadora del proyecto SCENT, desarrolló un nuevo sensor de gel capaz de detectar signos de enfermedades. El gel modifica sus propiedades en presencia de determinados COV y, después, unos algoritmos usan estos cambios característicos para clasificar diferentes patógenos. La nariz electrónica de SCENT logró predecir, con gran exactitud y precisión, la presencia de microbios causantes de enfermedades en una muestra. El equipo del proyecto descubrió asimismo que la nariz electrónica solo necesitaba 18 COV para predecir la identidad de los patógenos con una exactitud del 77 % y una precisión de hasta el 100 %. «En la actualidad, detectar una infección microbiana en un entorno clínico requiere entre un día y un día y medio y, en el caso de las bacterias de crecimiento lento, hasta una semana. Al detectar COV bacterianos como biomarcadores de infecciones, las narices electrónicas acortan este tiempo y mejoran el desenlace clínico», explica Roque.
Entonces, ¿por qué los perros siguen siendo más adecuados?
Según Roque, ya hay disponibles en el mercado algunas tecnologías de nariz electrónica, como los sistemas de supervisión de la calidad del aire, pero los perros suelen ser mejores. «Si bien se podría entrenar a las narices electrónicas para oler la mayoría de las cosas que los perros pueden olfatear, estos animales aún cuentan con determinadas ventajas. Su sentido del olfato es muchísimo más sensible y puede identificar COV en concentraciones muy bajas. Además, los sensores tienen una vida útil más corta que la esperanza de vida de los perros y son más vulnerables a la humedad y la temperatura», comenta Roque. Otro reto consiste en lograr el grado de miniaturización necesario para desarrollar narices electrónicas móviles o autónomas, dada la potencia de procesamiento requerida y la gran cantidad de muestras de validación que los sensores tienen que considerar. Por no hablar de las trabas normativas que también habría que sortear para permitir el uso público de tales dispositivos. Así las cosas, las narices electrónicas tienen un futuro prometedor. Roque comenta al respecto: «A medida que la tecnología avance y permita hacer análisis más rápidos, con mayor exactitud y precisión, estoy convencida de que muy pronto veremos nuevas aplicaciones de nariz electrónica, sobre todo para el diagnóstico clínico». Así que, atención, perros, los robots también podrían quedarse con vuestro trabajo. Haga clic aquí para obtener más información sobre la investigación de Roque: Una nariz artificial de gelatina para la detección de enfermedades
Palabras clave
SCENT, compuestos orgánicos volátiles, olor, perros rastreadores, narices electrónicas, olfativo, señales, enfermedades
