Un grupo de investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana, Champaign han diseñado un dispositivo accesorio y una software que convierte un iPhone en un espectrofotómetro de alta resolución.
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Este sistema portátil tiene la capacidad realizar análisis clave en bioquímica y biología molecular para detectar toxinas, patógenos y alérgenos.
Estas mediciones de campo requieren, en principio, un análisis de laboratorio. Con este aparato será ahora posible identificar, rápida y económicamente, una contaminación en el agua, en el suelo, o en los alimentos, y en algunos casos, hasta ciertos virus.
Qué hace un espectrofotómetro
La espectrofotometría es el método de análisis óptico más usado en las investigaciones químicas y bioquímicas. Todas las sustancias absorben radiaciones de luz del espectro visible, ultravioleta u infrarrojo. La absorción de las radiaciones, depende de la estructura de las moléculas, y es característica para cada sustancia.
Cuando la luz atraviesa una sustancia, parte de la energía es absorbida. El color de las sustancias se debe a que éstas absorben ciertas longitudes de onda de la luz blanca que incide sobre ellas y solo dejan pasar a nuestros ojos aquellas longitudes de onda no absorbidas.
El espectrofotómetro es un instrumento que permite comparar la radiación luminosa absorbida o transmitida por una solución que contiene una cantidad desconocida de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia. Según la Ley de Beer, la cantidad de luz absorbida por una sustancia depende de la concentración en la solución.
Un espectrofotómetro de bolsillo por sólo US$ 200
El dispositivo accesorio creado por los investigadores, se presenta bajo la forma de una estación de acoplamiento para smartphone, en la cual se coloca un iPhone (se está desarrollando también un versión para Android), al cual, se le posiciona con una cierta inclinación para utilizar su sensor óptico.
En el interior del dispositivo de acoplamiento se encuentra una combinación de lentes y de filtros ópticos que incluye un cristal fotónico que refleja una sola longitud de onda de la luz, mientras que el resto del espectro pasa a través del mismo. Si un elemento biológico o bioquímico (proteína, célula, ADN, patógeno) está presente en el cristal fotónico, éste producirá un espectro de luz.
Para realizar un análisis, se desliza un porta-objetos de microscopio recubierto con un material fotónico en el cartucho del dispositivo (ver video).
La medición se controla desde una aplicación instalada en el iPhone, la que activa el sensor de la cámara. La longitud de onda que se refleja se materializa bajo la forma de un espacio negro en el espectro. Al medir el grado de cambio en la longitud de onda reflejada, la aplicación puede evaluar la cantidad de moléculas en la muestra. Sólo toma unos minutos completar el análisis completo.
La estación de acoplamiento cuesta sólo 200 dólares. Se según sus diseñadores, el sistema resulta tan eficaz como un espectrofotómetro de US$ 50,000 utilizado en los laboratorios.
En el siguiente video, el equipo de la Universidad de Illinois nos presenta su sistema.
Pronto una versión para Android
El profesor Brian Cunningham, director del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación de la Universidad de Illinois, explica que el trabajo de desarrollo apunta a varios objetivos. En primer lugar, es necesario el desarrollo de una prueba de las deficiencias en vitamina A y D que pueden afectar a niños y mujeres embarazadas. Los investigadores también quieren cubrir varias categorías de análisis biológicos, tales como la detección de la secuencia de ADN de bacterias patógenas, la detección de toxinas en los cereales cosechados, o la detección de VIH.
“También estamos desarrollando una nueva estación de acoplamiento para smartphones Android y un nuevo cartucho para el porta-objetos que facilite las pruebas”, dice el profesor Cunningham, quien está en conversaciones con inversores y empresas interesadas en la comercialización de esta tecnología. “Esperamos desarrollar un producto estándar para el próximo año”, finaliza.
Link: Comment transformer un smartphone en spectrophotomètre (futura-sciences.com)
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