Imagina saber qué baya u hongo es seguro comer durante una caminata o detectar rápidamente patógenos en un hospital cuya identificación tradicionalmente requeriría días. Ahora, imagine todo esto, además de la identificación y detección de drogas, sustancias químicas y moléculas biológicas invisibles para el ojo humano, todo a través de un instrumento basado en un teléfono inteligente.
Espectrometría basada en el móvil
El Dr. Peter Rentzepis, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad Texas A&M, ha desarrollado y patentado un sistema portátil que funciona como un espectrómetro Raman. Un espectrómetro Raman funciona mediante el uso de un láser para interactuar con las vibraciones moleculares dentro de una muestra. Cuando la luz del láser incide en las moléculas, se dispersa en varias direcciones. La mayor parte de esta luz se dispersa elásticamente, lo que significa que retiene la misma energía. Sin embargo, una pequeña porción se dispersa de manera inelástica, lo que significa que cambia los niveles de energía, y esto se conoce como dispersión Raman. El espectrómetro Raman mide estos cambios de energía para proporcionar una huella molecular de la sustancia.
El sistema integra lentes, un láser de diodo y una rejilla de difracción: una superficie pequeña, delgada y cuadrada que dispersa la luz. Utiliza la cámara de un teléfono móvil para registrar el espectro Raman. Y utiliza el poder de procesamiento de la computadora para derivar la composición química y la estructura molecular basándose en este espectro. Es lo suficientemente pequeño como para guardarlo en el bolsillo, dice Rentzepi, y particularmente útil cuando no se dispone de espectrómetros a gran escala o su uso es demasiado costoso.
Los espectrómetros Raman tradicionales son caros y cuestan miles de dólares. Por el contrario, el invento de Rentzepis se puede producir a un coste significativamente menor e identifica los materiales rápidamente.
Fácil de usar
Usar el dispositivo es sencillo. El teléfono inteligente se coloca detrás de la rejilla de transmisión con la cámara orientada hacia la rejilla. Un láser dispara un rayo hacia una muestra de material desconocido, como una bacteria, en un portaobjetos. La cámara registra el espectro. Y, cuando se combina con una aplicación telefónica/base de datos adecuada, este instrumento portátil puede permitir una rápida identificación de materiales en el sitio.
Las aplicaciones del espectrómetro Raman portátil son amplias y variadas. En el campo médico, podría revolucionar el diagnóstico al permitir la detección rápida de patógenos en el lugar de atención. Esta velocidad podría ser crucial para gestionar los brotes y prevenir la propagación de enfermedades infecciosas. En ciencias ambientales, el dispositivo podría usarse para detectar rápidamente contaminantes en el agua o el suelo, facilitando respuestas más rápidas a eventos de contaminación.
Esta capacidad podría ser particularmente útil en áreas afectadas por desastres donde la identificación rápida de sustancias nocivas es esencial para los esfuerzos de mitigación. Incluso podría usarlo en la industria alimentaria para evaluar si algo es seguro para comer o si contiene algún contaminante. Los agricultores y recolectores podrían utilizar el dispositivo para identificar plantas y hongos, distinguiendo entre especies comestibles y tóxicas, evitando así la intoxicación alimentaria.
Una revolución de los teléfonos inteligentes
Parece una locura que pronto podamos tener espectrómetros en nuestros bolsillos. Pero, si nos alejamos un poco, el desarrollo de este espectrómetro de bajo costo es parte de una tendencia más amplia de dispositivos basados en teléfonos inteligentes cada vez más potentes. A medida que avanza la tecnología, la capacidad de los teléfonos inteligentes se extiende mucho más allá de la comunicación, convirtiéndolos en poderosas herramientas para el análisis científico, el seguimiento de la salud y la detección ambiental.
Por ejemplo, se han desarrollado microscopios basados en teléfonos inteligentes para diagnosticar enfermedades en lugares remotos. Estos dispositivos utilizan la cámara del teléfono y lentes adicionales para ampliar las muestras, lo que permite a los trabajadores de la salud identificar patógenos en muestras de sangre o agua sin necesidad de equipos de laboratorio voluminosos. De manera similar, los dispositivos portátiles de electrocardiograma (ECG) que se conectan a teléfonos inteligentes pueden monitorear la actividad cardíaca y enviar datos a los médicos en tiempo real. Esta tecnología es particularmente beneficiosa para los pacientes de zonas rurales, ya que proporciona datos de salud críticos sin la necesidad de visitas frecuentes al hospital.
El monitoreo ambiental también ha visto innovaciones con dispositivos basados en teléfonos inteligentes. Los monitores portátiles de calidad del aire que se conectan a teléfonos inteligentes pueden medir los contaminantes y proporcionar datos en tiempo real sobre la calidad del aire, ayudando a las personas con afecciones respiratorias a gestionar su salud de manera más eficaz. Los investigadores también han desarrollado varios otros tipos de espectrómetros basados en teléfonos inteligentes.
Sin embargo, aún quedan varios desafíos. Garantizar la precisión y confiabilidad de estos dispositivos portátiles es crucial para su adopción generalizada. El desarrollo de bases de datos integrales para la identificación de materiales e interfaces fáciles de usar para los no expertos también será esencial para maximizar el potencial de estos dispositivos.
La invención ha sido patentada y no ha sido publicada en una revista revisada por pares.
Fuente: ZME Science.
