Los nanotubos de carbono hacen que la nariz electrónica sea apta para el uso diario por primera vez
La nevera inteligente del futuro: una «nariz electrónica» avisa de la presencia de pollo en mal estado y de alérgenos de frutos secos
La mayoría de nosotros hemos recurrido al «test del olfato» para decidir si una botella de leche ligeramente caducada o una caja de comida para llevar de hace una semana todavía se puede comer. Pero, aunque el olfato humano puede ser bastante agudo, no siempre detecta todo. Cada año, millones de personas en EE. UU. enferman a causa de patógenos de origen alimentario que proliferan en alimentos poco cocinados o en mal estado.
Carla Bassil es estudiante de cuarto curso del doctorado en Ingeniería Eléctrica e Informática en la Universidad de California en Berkeley y forma parte del Grupo de Investigación Javey.
Brandon Sánchez-Mejia/UC Berkeley
Por suerte para nuestros estómagos, una nueva «nariz electrónica» desarrollada en la Universidad de California en Berkeley puede detectar los olores asociados a los alimentos en mal estado con mucha más precisión que el olfato humano. También es capaz de detectar la presencia de alérgenos alimentarios comunes, como las nueces y los cacahuetes, que pueden resultar mortales para las personas con sensibilidad a ellos. Esta «nariz» se describe en un nuevo estudio publicado en la revista Science Advances.
«Creo que los frigoríficos “inteligentes” —que vienen equipados con sensores que se pueden controlar desde el móvil— serían una aplicación ideal para este tipo de tecnología», afirmó la autora principal del estudio, Carla Bassil, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica e informática en Berkeley. «¿No sería estupendo que tu frigorífico te dijera: “Oye, tu brócoli se va a estropear pronto, así que quizá deberías comértelo”? ¿O: “Tu pollo está a punto de caducar”?»
La nueva «nariz» artificial está compuesta por una matriz de 16 diminutos sensores de gas, cada uno de los cuales es sensible a una combinación ligeramente diferente de compuestos gaseosos.
«Puedes imaginártelo como un conjunto de papilas gustativas digitales, en el que cada sensor de este chip responde de forma única a las distintas moléculas de gas a las que se expone», explicó Bassil en una charla del UC Grad Slam sobre su investigación. «Cada uno de estos 16 sensores cuenta con una película sensora diferente y funciona convirtiendo las reacciones químicas entre la superficie del sensor y la molécula de gas en señales eléctricas».
Mediante el aprendizaje automático, Bassil entrenó un modelo para que reconociera los perfiles de respuesta de los sensores asociados a siete alimentos diferentes: fresa, arándano, plátano, nuez, avellana, anacardo y cacahuete. También lo entrenó para reconocer el olor del pollo crudo, la leche y los huevos tanto cuando estaban frescos como cuando se habían dejado a temperatura ambiente durante 24 y 48 horas.
Bassil descubrió que el «nariz» era lo suficientemente sensible como para detectar 0,05 gramos de nuez aislada, lo que equivale aproximadamente a una centésima parte de una nuez sin cáscara de tamaño medio. Sin embargo, aún no ha probado la sensibilidad del dispositivo en entornos donde hay otros gases presentes, como cuando las nueces se encuentran en una ensalada o en un pastel, o cuando hay alimentos en mal estado en un frigorífico junto con otros alimentos.
«La idea es que podamos utilizar la selectividad relativa de los sensores de gas, combinada con las capacidades de reconocimiento de patrones del aprendizaje automático, para determinar qué huella de gas se asocia a cada alimento», explicó Bassil. «El resultado es un chip sensor mucho más sensible y mucho más objetivo de lo que puede ser cualquier nariz humana».
Aunque el concepto de la nariz electrónica existe desde la década de 1980, hacer realidad esta tecnología ha resultado complicado. Los sensores de un solo gas, como los que se encuentran en los detectores de monóxido de carbono domésticos, son relativamente sencillos de fabricar. Sin embargo, integrar una matriz de diferentes películas sensoriales en un único chip es mucho más difícil.
Bassil superó muchos de estos retos utilizando nanotubos de carbono como material conductor, en lugar de óxidos metálicos. Los nanotubos de carbono pueden formar capas de tan solo unos pocos nanómetros de grosor, lo que equivale a unos pocos átomos, o a una centésima parte de un cabello humano. Su gran superficie les confiere muchas cualidades especiales, entre ellas una alta sensibilidad a temperatura ambiente.
El uso de una estructura de dispositivo que funciona a temperatura ambiente —en lugar de necesitar calor— permitió a Bassil elegir una mayor variedad de materiales sensibles a los gases, incluidos aquellos que podrían degradarse a altas temperaturas, como los polímeros. También le permitió fabricar el chip sensor mediante un proceso sencillo denominado «moldeado por gota», en lugar de recurrir a técnicas más complicadas.
«El aspecto verdaderamente escalable de mi nariz electrónica es que podemos utilizar todos estos tipos diferentes de materiales sensores y depositarlos todos en un solo paso», explicó Bassil.
Aunque no se incluye en el nuevo estudio, Bassil ha creado ahora una versión portátil de la nariz electrónica que puede controlarse mediante una aplicación para iPhone. Tiene previsto probar la próxima generación del dispositivo en una mayor variedad de entornos, al tiempo que sigue mejorando su sensibilidad y fiabilidad.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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