Poder detectar e identificar o antes posible a presenza de gases de axentes químicos perigosos nun lugar pode salvar moitas vidas. Con este obxectivo traballa desde hai case dous anos o Centro de Investigacións Biomédicas (Cinbio) da Universidade de Vigo, formando parte dun consorcio europeo de oito entidades de cinco países.
A misión destas universidades, empresas e ata dúas axencias de defensa europeas é deseñar un dispositivo portátil de baixo custo, uso fácil, moi selectivo e sensible para a detección de baixas concentracións de axentes químicos perigosos en fase gas. O micro dispositivo iría integrado nun equipo Raman de tamaño moi reducido para realizar a espectroscopía que axude a identificar a frecuencia das moléculas que se buscan. É dicir, atopar a súas pegadas e detectalas de xeito inequívoco.
Jorge Pérez, un dos investigadores do grupo FunNanoBio do Cinbio que traballa neste proxecto, asegura que, a día de hoxe, non existe un sensor de moléculas de gas sarín ou mostaza que sexa o suficientemente sensible ademais de portátil para detectalas directamente nun lugar contaminado. “Se houbese un ataque terrorista, por exemplo, con gas e estás nunha cidade, no campo ou nunha guerra, alguén podería facilmente levar ese chip e un equipo Raman portátil para saber se nese caso se trata dun ataque con gases tóxicos”, afirma.
Sensores feitos con nanopartículas de ouro
Cada entidade do consorcio debe desenvolver unha parte dese futuro sistema que poderá ser empregado polas forzas de seguridade de cada país. O deseño do chip de detección é a tarefa do equipo do Cinbio, formado por unhas quince persoas entre profesores, investigadores, estudantes e técnicos. “Aquí traballamos na plataforma na que se van detectar os gases. Esa plataforma está baseada en nanopartículas, neste caso metálicas, de ouro ou prata, que imos modificar superficialmente. Nesas plataformas, cando o gas chegue a esa superficie, nós imos poder detectalo grazas á espectroscopía Raman”, explica Pérez, profesor do departamento de Química Física da UVigo.
Estes sensores dos gases tóxicos feitos de nanopartículas de ouro e prata que conforman unha superficie chamada plasmónica deben ser moi sensibles para detectar baixas concentracións e selectivos, ou sen interferencias doutras moléculas do ambiente. Tamén deben poder fabricarse a gran escala e a súa validez non pode ser inferior a tres anos.
Un material poroso para atrapar gases tóxicos
Sarah de Marchi é a responsable da parte experimental no Cinbio deste proxecto, bautizado SERSing. Para a investigadora, obter un substrato final homoxéneo, é dicir, que a resposta das moléculas de interese sexa reproducible, non foi o único desafío ao que tivo que facer fronte. Buscar unha solución á baixa afinidade que esas moléculas poidan ter co substrato, é dicir, coa superficie de nanopartículas, foi outra das súas grandes tarefas.
“Con esta técnica, a Espectroscopía Raman Mellorada na Superficie, necesitamos que a molécula que estamos detectando estea moi preto da superficie plasmónica. Pero cando a molécula non ten afinidade, non se aproxima, entón non conseguimos detectala. O desafío ao que temos que facer fronte é conseguir que a molécula quede atrapada moi preto da superficie e para iso empregamos materiais porosos. Son materiais con estruturas 3D con poros moi definidos que, dependendo da molécula e do material, teñen afinidade e o que fan é atrapar as moléculas que queremos detectar neses poros. Deste xeito, quedan preto da miña superficie sensible e así podo detectalas”
Datos procesados en tempo real
Sarah móstranos tamén a sala onde verifican se o substrato xa preparado consegue detectar as moléculas dos gases tóxicos. Iso si, aquí traballan con simulantes e non coas moléculas reais altamente perigosas.
O proxecto europeo prevé tamén que o equipo portátil Raman poida incluír tecnoloxías de xeolocalización e comunicación para que os datos sexan procesados en tempo real e tamén as decisións. Pensan integralo nunha unidade robótica para advertir dun perigo químico antes de enviar persoal humano a un lugar contaminado.
Baixar cada vez máis o límite de detección
O consorcio seguirá traballando para alcanzar o seu obxectivo ata finais do próximo ano. Pola súa banda, Sarah de Marchi séntese satisfeita cos resultados xa obtidos e asegura que nesta etapa do proxecto xa teñen dous substratos que presentan propiedades interesantes e cos que foron quen de detectar todos os simulantes aos gases tóxicos. A investigadora viaxou hai poucas semanas a Suecia para probar, xunto coa axencia de defensa do país, se os resultados tamén son positivos con moléculas reais.
Nos próximos meses, Sarah asegura que quere seguir afinando a técnica que desenvolveu co seu equipo. “Como un dos desafíos que temos é poder detectar e identificar eses gases en moi baixas concentracións, imos seguir traballando para mellorar as propiedades do substrato e baixar cada vez máis o límite de detección. Tamén queremos probar outros tipos de materiais para mellorar a afinidade das moléculas coas nanopartículas de ouro e prata”, conclúe a investigadora posdoutoral no proxecto SERSing.
O Centro de investigación CINBIO está cofinanciado a través do Fondo Europeo de Desenvolvemento Rexional dentro do Programa Operativo FEDER Galicia 2014-2020.
