Un sensor portátil podrá permitir que la población monitoree la calidad del agua en los hogares

El desarrollo de este dispositivo, barato, ecológico y de fácil empleo, se concretó en la Universidad de São Paulo (Brasil) y su patente se encuentra en trámite

Por Julia Moióli  |  Agência FAPESP – Investigadores de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, desarrollaron un sensor portátil fabricado con papel y nanopartículas de oro sintetizadas con láser para facilitar y abaratar la producción de dispositivos que permiten identificar fuera de los laboratorios la presencia de compuestos químicos en los líquidos, incluso de aquellos que pueden comprometer la calidad del agua que consumimos. Los resultados de este estudio, destacados por la Royal Society of Chemistry (Reino Unido) en su cuenta en la red social X, salieron publicados en la revista Sensors & Diagnostics.

A un costo unitario de poco más de 0,50 real, este sensor descartable exhibe como principal ventaja el hecho de que puede reproducírselo en cualquier lugar del mundo a gran escala, ya que no depende de etapas “caseras” (que demandan manipuleo humano), el principal cuello de botella la industria. Cabe señalar que la patente de esta tecnología aún se encuentra en trámite.

“Logramos fabricar las nanopartículas del dispositivo mediante una síntesis con láser y dejando al margen del proceso el manipuleo humano, que eleva el costo de producción. Esto hace posible su fabricación a gran escala”, dice Thiago Regis Longo Cesar da Paixão, coordinador del Laboratorio de Lenguas Electrónicas y Sensores Químicos del Instituto de Química de la USP (IQ-USP). “El láser carboniza la superficie del papel transformando en carbono a la celulosa, y con una gota de solución de oro forma el nanomaterial en la superficie.”

Las nanopartículas de oro sobre el papel son las responsables de la reacción electroquímica que detecta las sustancias presentes en el líquido. Según el investigador, también mejoran considerablemente el rendimiento con relación los dispositivos que se fabrican mediante serigrafía, impresión de chorro de tinta, pulverización catódica y dibujo a lápiz, entre otros, pues aseguran una mayor especificidad en la detección de especies químicas frente a otras en el mismo ambiente.

Otra ventaja reside en que se trata de un producto sostenible: elaborado con cartón, puede incluir material reaprovechado y subutilizado y no requiere de reactivos químicos tóxicos en las reacciones, al contrario de los procedimientos más comunes en la fabricación de sensores.

Diversas utilidades

En este estudio, financiado por la FAPESP, quedó demostrado el rendimiento considerado equivalente al de dispositivos de un costo superior en la detección de hipoclorito, una sustancia que se emplea en el control de calidad del agua que sale de los grifos y de las piscinas (está presente en la lejía o lavandina, por ejemplo), pero que, en cantidades elevadas, puede ser perjudicial. Asimismo, de acuerdo con Longo Cesar da Paixão, su uso es versátil y puede emplearse para monitorear otras especies químicas de interés tanto en el área de la salud, para facilitar diagnósticos, como en el área ambiental, en la detección de contaminación en determinados ambientes.

“Es un dispositivo de uso sencillo, que pueden distribuirse a escala gubernamental para que la población monitoree la calidad del agua en su propia casa y les transmita la información a los especialistas para hacer posible la confección de mapas y el consiguiente diseño de políticas públicas de control de la calidad del agua”, explica el científico.

En dos frentes

Entre los próximos pasos de los investigadores se encuentran el de aunar dos frentes de trabajo para potenciar las ventajas de este tipo de sensores y el de obtener la patente: la síntesis de nanomateriales y la impresión 3D.

“Pretendemos elaborar un dispositivo destinado a análisis médicos que se realizan en el sistema público de salud, como la medición de los niveles de glucosa, o que pueda empleárselo en empresas de tecnología como Google, Microsoft y Samsung en dispositivos ponibles para el monitoreo en tiempo real”, comenta Longo Cesar da Paixão.

Otros autores del estudio son Helton P. Nogueira, Iana Vitoria Spadini Arantes, Jéssica S. G. Selva, Juliana L. M. Gongoni, Mauro Bertotti, Vanessa Neiva de Ataide y Wilson Akira Ameku.

Puede leerse el artículo Laser-induced fabrication of gold nanoparticles onto paper substrates and their application on paper-based electroanalytical devices en el siguiente enlace: pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/SD/D2SD00176D.