Científicos de la Universidad de São Paulo crean un sensor de bajo costo que detecta metales en el sudor

Un dispositivo flexible de cobre registra la presencia de plomo y cadmio en ese fluido corporal: pueden utilizarlo personas no capacitadas para prevenir la exposición a materiales tóxicos

Por Julia Moióli  |  Agência FAPESP – Los metales pesados, tales como el plomo y el cadmio, están presentes en ambientes y artículos que se emplean cotidianamente, tales como pilas, productos de belleza e incluso alimentos. Por ser tóxicos, su efecto acumulativo en el organismo puede causar una serie de problemas de salud. Para detectarlos en los fluidos corporales se hacen necesarios instrumentos analíticos caros, y un ambiente controlado para la concreción de pruebas. Como alternativa, investigadores de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, desarrollaron con materiales simples un sensor portátil, capaz de verificar la presencia de esos elementos en el sudor, cuyas muestras pueden obtenerse fácilmente.

En el estudio, que contó con el apoyo de la FAPESP (proyectos 16/01919-6 y 16/06612-6) participaron grupos de los institutos de Física (IFSC) y de Química (IQSC) del campus de la ciudad de São Carlos, aparte de colaboradores de la Universidad de Múnich (Alemania) y de la Chalmers University of Technology (Suecia). Los resultados se publicaron en la revista Chemosensors.

“La determinación de la exposición a metales pesados puede ofrecer información importante sobre la salud de una persona: altos niveles de cadmio pueden derivar en problemas fatales en el tracto respiratorio, en el hígado y en los riñones, mientras que la intoxicación con plomo puede retrasar el crecimiento y el desarrollo, aparte de causar irritabilidad, incremento de conductas violentas, dificultades de aprendizaje, fatiga, pérdida de memoria y del apetito, infertilidad, presión alta, pérdida auditiva en niños y declive del funcionamiento mental en adultos”, afirma Paulo Augusto Raymundo Pereira, ideador del trabajo e investigador del IFSC-USP.

Según el investigador, estos metales son eliminados del organismo principalmente a través del sudor y de la orina. Por ende, el análisis de dichos fluidos corporales puede ayudar en estudios toxicológicos y terapéuticos.

“De este modo, el diseño y la fabricación de sensores flexibles aplicando métodos sencillos, baratos y rápidos de prototipado para la producción a gran escala, tal como es el caso de nuestro dispositivo, son fundamentales para el monitoreo y la detección in loco del estado de salud de las personas en análisis descentralizados.”

A diferencia de otras técnicas, tenidas como patrón oro para la detección de metales pesados en los fluidos biológicos, todos los materiales y las etapas de producción del sensor de la USP son simples.

“El dispositivo, elaborado sobre tereftalato de polietileno [PET], emplea una cinta adhesiva de cobre flexible y conductora y una etiqueta de papelería que contiene el diseño de los sensores, aparte de esmalte de uñas o espray como capa protectora. Para remover el cobre expuesto, se efectúa una inmersión en solución concentrada de cloruro férrico durante 20 minutos, seguida de un lavado con agua, lo que genera la corrosión necesaria. Todo esto se traduce en una mayor velocidad y mayor escalabilidad, con bajo consumo de energía y menor costo”, detalla Robson R. da Silva, investigador de la Chalmers University of Technology y coautor de la investigación.

Una vez listo, se conecta el dispositivo a un instrumento portátil llamado potenciostato, que ejecuta el análisis a través de un potencial aplicado que produce una corriente eléctrica proporcional a la concentración de cada metal. El resultado se obtiene en una aplicación que puede instalarse en aparatos electrónicos tales como notebooks, tablets o smartphones.

Por su simplicidad, pueden manipularlo tanto analistas como personas no especializadas ni capacitadas, en ambientes sanitarios, tales como centros de atención primaria, hospitales y consultorios. Otra ventaja reside en que su uso puede extenderse a otras áreas como la ambiental.

“Los pozos artesianos, por ejemplo, están sujetos a regulación y deben pasar por análisis de metales. Nuestro sensor podría ser sumamente útil en esos casos”, afirma Anderson M. de Campos, investigador de la Universidad de Múnich e integrante del equipo.

Mejoras y una posible patente

El rendimiento del sensor en la detección de plomo y cadmio se evaluó en el marco de estudios realizados con muestras de sudor artificial enriquecido en condiciones experimentales ideales. Pero aún es necesario efectuarle adaptaciones al dispositivo, a los efectos de que pueda patentárselo.

“Hasta la finalización de esta invención, no encontramos ningún informe sobre el uso de sensores flexibles de cobre destinados a la detección de metales tóxicos en el sudor, pero una búsqueda de anterioridad probablemente encuentre algo de esta índole, lo que dificultaría nuestro proceso”, dice el investigador del IQSC-USP Marcelo L. Calegaro, coautor de la investigación.

Para superar esa barrera, el científico trabaja en mejoras y en la expansión de su aplicación. Una de las ideas consiste en reemplazar la etapa de corrosión, que genera detritus y residuos, por el corte en una máquina de papel. Otra es utilizar el mismo diseño del sistema para detectar también pesticidas en el agua y en alimentos, por ejemplo.

Puede leerse el artículo intitulado Design and Fabrication of Flexible Copper Sensor Decorated with Bismuth Micro/Nanodentrites to Detect Lead and Cadmium in Noninvasive Samples of Sweat en el siguiente enlace: www.mdpi.com/2227-9040/10/11/446.