Crean un artilugio para analizar drogas usando el teléfono móvil

Ya hace muchos años que dejamos de llevar una cámara de fotos para viajar, y muchos prefieren usar directamente la cámara del móvil para poner las fotos en sus redes sociales. Y no es de extrañar, ya que las cámaras que traen los teléfonos móviles son cada vez más potentes, mejorando su resolución y sensibilidad año tras año.

Esta mejora tecnológica ha permitido desarrollar aplicaciones y funciones nuevas, como detectar cuerpos celestes o analizar el pulso cardiaco. Y la última mejora que se ha desarrollado afecta directamente al campo de la química. Gracias a un estudio publicado hoy por un equipo de científicos de la Universidad de Texas, ahora es posible analizar sustancias químicas como drogas usando la cámara del teléfono móvil. Solo será necesario acoplar un montaje económico para poder ser usado.

Una firma química

Si comprobamos la evolución en la última década de las cámaras de los teléfonos móviles, podremos ver dos tipos de mejoras tecnológicas. La primera de ellas se basa en la resolución, definida por el número de píxeles de la imagen, y que nos permite poder captar detalles cada vez más pequeños en las fotografías que saquemos.

La segunda mejora no se basa en la resolución, sino en la sensibilidad. Para obtener colores cada vez más vivos y realistas, las cámaras de fotos de los teléfonos móviles captan cambios de luz y de color más sutiles. Esta sensibilidad se logra usando sensores más sensibles, pero también gracias a mejores programas de posprocesamiento, que interpretan la imagen y la mejoran después de sacar la foto.

Esta alta sensibilidad es lo que ha aprovechado un equipo de científicos de la Universidad de Texas para poder desarrollar un espectrómetro usando la cámara del teléfono móvil. Los espectrómetros son herramientas científicas capaces de medir la intensidad y tipo de luz que reciben, siendo muy usados por los químicos para poder identificar determinados componentes químicos.

Para hacerlo, se basan en lo que sucede cuando se incide energía a algunos compuestos. Los átomos de algunas moléculas pueden alterarse bajo la presencia de un láser o de la luz directa, cambiando a un estado excitado. Una vez el láser o la luz desaparece, el átomo vuelve a su nivel de energía fundamental, liberando parte de la energía recogida en forma de luz.

Un ejemplo de esto es la espectroscopia de fluorescencia, que podemos ver en objetos que brillan en la oscuridad como señales luminosas o juguetes. La luz excita los componentes químicos que llevan estos objetos, pasando a un estado excitado que emite luz cuando dejamos a oscuras. Por eso cuanta más luz incidamos en estos objetos, más intensa será la luz que emitan y durante más tiempo.

La clave es que ciertas espectroscopias son únicas para determinados átomos y moléculas. La espectrografía de Raman, por ejemplo, se basa en las tensiones que tienen entre sí los diferentes átomos en una molécula. Al aportar energía con un láser, estos se excitan y vuelven a su estado fundamental liberando luz de diferentes colores. La combinación de colores y la intensidad de los mismos actúan como una firma química, que permite reconocer el compuesto químico y su concentración aproximada.

El problema es que la luz que emite la espectroscopia es muy tenue e imperceptible al ojo humano. Pero esto no es así para las cámaras de fotos del teléfono móvil, capaces de reconocer intensidades más débiles. De hecho, las cámaras del móvil pueden reconocer incluso longitudes de onda fuera del alcance del ojo humano, como puede comprobar si observa el haz infrarrojo que emite su mando a distancia usando la cámara del móvil.

A través de la toma de varias fotos del compuesto químico tras ser excitado por un láser, es posible analizar las emisiones de luz y reconocer la firma química de un compuesto, logrando un espectrómetro de bajo coste. Los creadores del estudio probaron el sistema con diferentes productos, como etanol, acetona, cultivos de bacterias y zanahorias. En este último caso, el artilugio era suficientemente preciso como para poder distinguir la traza química del pigmento caroteno.

Este sistema tiene una limitación. Aunque use la cámara del teléfono móvil, es necesario acoplar un láser en el ángulo adecuado para excitar a los compuestos químicos. Los componentes para montarlo, incluyendo el láser, cuestan unos cincuenta euros, y el montaje puede acoplarse y quitarse con facilidad en cualquier móvil.

Esta solución tendrá tanto implicaciones en el día a día, cómo detectar la composición química de varias drogas y alimentos, como en el mundo de la investigación, permitiendo que laboratorios con recursos escasos puedan llevar a cabo mejores investigaciones. Solo necesitarán llevar su teléfono móvil al laboratorio.

QUE NO TE LA CUELEN:

• El sistema es compatible tanto con la espectroscopia de fluorescencia como la de Raman, pero solo para ciertos compuestos químicos: aquellos cuya emisión esté dentro del rango de la cámara. Esto limita los usos que pueda tener el invento, pero sigue siendo útil para ciertos experimentos, especialmente debido al bajo coste del montaje.
• Comparado con un espectrómetro real, la precisión es peor. Al comparar ambos, la señal del espectrómetro del laboratorio es diez veces más limpia, siendo más fácil de interpretar y más sensible a pequeñas concentraciones. Por este motivo, se piensa que el artilugio puede ser útil para comprobaciones puntuales de un compuesto conocido, como sucede en la detección de drogas.

REFERENCIAS:

• Dhankhar,Dinesh; Nagpal, Anushka and Rentzepis Peter M. Cell-phone camera Raman spectrometer Review of Scientific Instruments May, 2021