El empleo de la nariz electrónica para la detección de explosivos y de enfermedades en humanos (de Irene Franco)

La nariz electrónica tiene su fundamento en la medición de la carga de los vapores que se encuentran en la atmósfera. Cuando las moléculas que lo componen están cargadas eléctricamente su masa se mide con gran precisión y pueden detectarse sus compuestos, incluso cuando se trata de partículas con un peso muy bajo. Por ello, el sistema implementado ioniza mediante electrospray los vapores a analizar, una técnica por la que se bombardean gotas cargadas eléctricamente.

El dispositivo es capaz de detectar los vapores emitidos por la piel humana y que están compuestos en su mayoría por ácidos grasos, que son sustancias muy poco volátiles. De esta forma se podrían distinguir anomalías en humanos, o lo que es lo mismo, patologías que componen unos determinados vapores. Además, los vapores humanos son característicos de cada persona, lo que abre las posibilidades de estos dispositivos a la detección de individuos. 

A pesar de que ya se han desarrollado narices similares en el mundo, Juan Fernández de la Mora señala que la principal baza de su dispositivo radica en la potencia, ya que es capaz de detectar, por ejemplo, cantidades de explosivos mil veces más pequeñas que en el pasado y de una forma más rápida.

En cuanto al proceso de comercialización del proyecto, en estos momentos uno de los prototipos se está sometiendo a pruebas en organismos europeos y se iniciará cuando éstas se superen.

Las conclusiones de esta investigación aparecen en el Journal of the American Society for Mass Spectometry.

Determinación de contaminantes emergentes mediante un método basado en la resonancia de plasmon superficial

Determinación de contaminantes emergentes mediante RPS.

LIBS aplicado en explosivos y leche

Como se comentó ayer durante las diferentes presentaciones en clase, una dedicada a los MARR en la industria alimentaria y otra en la química forense, la técnica LIBS (espectroscopía de descomposición inducida por láser) ha sido usada para la detección de explosivos y para realizar análisis en leche. 

Tras la debida búsqueda en la Web of Science os adjunto el doi de dos papers en los que se habla de estas dos aplicaciones comentadas. 

 

Explosivos:

https://doi.org/10.1007/s00216-011-4999-y

En este primer artículo, se habla de la posibilidad de utilizar LIBS para detectar explosivos, además de la espectroscopía Raman, analizando tanto los puntos fuertes como débiles de cada técnica. 

En esta figura, por ejemplo, hacen mención a la mayor o menor dificultad que se encuentra cada técnica para diferenciar entre sustancias, haciendo alusión a diferentes propiedades como selectividad o sensibilidad.

 

Leche:

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.04.017

En este otro artículo se muestra la posibilidad de aplicar LIBS para realizar un análisis tanto cualitativo como cuantitativo de leche para detectar fraudes en la misna.

Cuantitativamente se procedió a comprobar la adulteración por melamina y cualitativamente se investigó la detección en mezclas de leches. 

No tuve la oportunidad de acceder al artículo completo por lo que no puedo adjuntar la figura de algún espectro realizado junto con su interpretación pero se concluyó que podían diferenciar se las mezclas y se apuntaron ciertos hechos sobre la calibración, un tema que hemos destacado en la asignatura al tratar LIBS. 

NOTICIA LiDAR

 

Descubren ciudades construidas hace 2.500 años bajo la selva ecuatoriana del Amazonas

Tecnologías de escaneo Lidar muestran una densa red de centros urbanos interconectados, mil años más antiguos que descubrimientos anteriores

Mapa Lidar de una ciudad en la Amazonía ecuatoriana, con sus calles

Si alguna vez se creyó que la antigua selva amazónica era un lugar inhóspito, escasamente poblado por bandas de cazadores-recolectores, los rastreos arqueológicos realizados en los últimos veinte años con tecnología Lidar han revelado restos de edificaciones, pirámides y caminos desde Bolivia a Brasil, demostrándose así que la Amazonia albergaba grandes y complejas sociedades antes de la llegada de los europeos.

La última la ha descubierto un equipo internacional de investigadores bajo la densa vegetación del valle de Upano en Ecuador. La tecnología de mapeo láser muestra una densa red de ciudades interconectadas que tienen al menos 2.500 años de antigüedad, más de 1.000 años más que cualquier otra sociedad amazónica conocida.

En 2015, gracias a la financiación del Instituto Nacional de Patrimonio Cultural de Ecuador, se realizó un estudio Lidar del valle. Desde aviones especialmente equipados se emitieron pulsos láser hacia la selva amazónica y midieron su regreso, revelando características topográficas que de otro modo serían invisibles bajo los árboles. Así, el equipo identificó cinco grandes asentamientos y otros diez más pequeños en 300 kilómetros cuadrados en el valle de Upano, cada uno de ellos densamente poblado de estructuras residenciales y ceremoniales, con calles que discurrían entre casas y barrios.

Un sensor de 36 píxeles de la NASA para el estudio del espacio con rayos X

La NASA y la JAXA revolucionan la astronomía con un sensor de 36 píxeles

En un avance sorprendente, la NASA, en colaboración con la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA), ha desarrollado un sensor de rayos X de tan solo 36 píxeles que promete transformar nuestra comprensión del espacio. A pesar de su aparentemente baja resolución, este sensor es una pieza clave del satélite XRISM y se espera que proporcione una visión sin precedentes de las señales de rayos X distantes.

El sensor, denominado Resolve, es el instrumento principal a bordo del satélite XRISM, lanzado en septiembre de 2023. Aunque vivimos en una era donde las cámaras de los teléfonos móviles alcanzan hasta los 200 millones de píxeles, Resolve demuestra que la calidad supera a la cantidad en la investigación espacial.

Sensor Resolve de la NASA

Cada píxel del sensor es un espectrómetro de microcalorímetros capaz de medir con gran precisión las variaciones de calor en el universo, lo que permite a los científicos determinar la composición y el movimiento de los objetos que emiten rayos X. Los rayos X tienen la capacidad de penetrar materiales y revelar información sobre su estructura atómica y molecular, lo cual es crucial para entender la química del espacio, ya que los elementos y compuestos presentes en las estrellas y galaxias emiten señales distintivas en el espectro de rayos X. Este sensor, con su sensibilidad extrema, puede detectar estas señales y proporcionar datos sobre la abundancia de elementos químicos, como el hierro y el silicio, en el cosmos. Además, los rayos X pueden revelar la presencia de elementos pesados que solo se forman en las explosiones de supernovas, ofreciendo pistas sobre los procesos nucleares que ocurren en el universo.

Con este logro se conseguirá realizar estudios más detallados de ciertos fenómenos como agujeros negros supermasivos, restos de supernovas y nubes de gas supercalentado en cúmulos de galaxias.

Vídeo explicativo subido por la NASA a Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=M-rw7ZtoBFQ

Noticia publicada el 3 de mayo de 2024 por Iván Martín Barbero en El País - CincoDías

Link a la noticia: https://cincodias.elpais.com/smartlife/lifestyle/2024-05-03/un-sensor-de-36-pixeles-de-la-nasa-va-a-revolucionar-el-estudio-del-espacio-con-rayos-x.html#

Descifrando la Composición de los Alimentos con LIBS

 

En la ciencia alimentaria moderna, la necesidad de técnicas analíticas rápidas y eficaces es más crítica que nunca, especialmente para garantizar la seguridad y calidad de los alimentos que consumimos. La técnica LIBS, se está perfilando como una de las técnicas más prometedoras en este campo, dada su capacidad para realizar análisis multielementales rápidos y su facilidad de uso. Además, se está utilizando en la industria alimentaria, haciendo referencia a un estudio presentado en la revista "Trends in Food Science & Technology".

El artículo detalla múltiples aplicaciones de LIBS en el sector alimentario. Desde el control de calidad hasta la detección de contaminantes y adulteraciones, LIBS ofrece una solución rápida y efectiva para diversos desafíos. Por ejemplo, se ha utilizado para analizar la composición mineral de productos lácteos y carnes, detectar adulteraciones en cereales y especias, e incluso para identificar la presencia de metales pesados en vegetales y cereales. La capacidad de LIBS para proporcionar resultados casi inmediatos es particularmente valiosa en contextos donde el tiempo es un factor crítico, como en la inspección de líneas de producción en tiempo real.

A pesar de sus numerosas ventajas, la implementación de LIBS enfrenta desafíos significativos. La variabilidad en la matriz de los alimentos puede afectar la precisión de los resultados, requiriendo adaptaciones constantes en los parámetros de análisis y posiblemente limitando su utilidad en aplicaciones donde se necesitan mediciones de alta precisión. Además, el artículo sugiere que se necesitan mejoras en el diseño de los instrumentos y en las técnicas de calibración para maximizar la utilidad de la LIBS en entornos alimentarios complejos.

La técnica de LIBS tiene el potencial de revolucionar el análisis rápido de alimentos, ofreciendo una herramienta poderosa para el control de calidad y la seguridad alimentaria. A medida que se superen los desafíos técnicos y se desarrolle una mayor comprensión de sus capacidades y limitaciones, es probable que LIBS se convierta en un elemento indispensable en la industria alimentaria.

ANÁLISIS POR FLUORESCENCIA DE RAYOS X PORTÁTIL DE PIGMENTOS DE ARTE LEVANTINO Y ESQUEMÁTICO DE ABRIGOS DEL RÍO VERO

 

El cañón del río Vero (Huesca, España) contiene un excepcional legado arqueológico con más de sesenta abrigos rocosos con pinturas rupestres y forma parte del Patrimonio Mundial “Arte Rupestre del Arco Mediterráneo de la Península Ibérica”. 

 

Este estudio presenta los resultados del análisis in situ y no destructivo de la composición multielemental de los pigmentos utilizados en ocho de los principales abrigos mediante espectroscopía de fluorescencia de rayos X portátil (pXRF).

 

La caracterización in situ y no destructiva de los pigmentos murales se ha realizado con un espectrómetro portátil de fluorescencia de rayos X modelo NITON XL3t GOLDD+ (ThermoFisher Scientific; Waltham, MA, EE.UU.), equipado con un tubo de rayos X de 2 W y un detector de deriva de silicio. El rango de elementos a determinar ha incluido los comprendidos entre el Mg y el U y excluye C, O, H y N, relacionados con la materia orgánica. Dado el reducido espesor de la capa de pintura y la capacidad de penetración del haz de rayos X, conviene recalcar que los resultados pueden verse afectados por la composición de la roca subyacente o depósitos superficiales.

 

Dado el color rojo de la mayoría de las pinturas, no es de extrañar que el principal elemento observado en los pigmentos sea el hierro, como ocurre en la mayoría de las pinturas rupestres prehistóricas del área mediterránea española. El manganeso no ha sido detectado en ninguna de las pinturas postpaleolíticas estudiadas, incluyendo las negras, para las cuales la bibliografía había hipotetizado que era el pigmento más probable, por lo que se cree que puede provenir del carbón de huesos.

Esto es solo un breve resumen, para consultar el artículo completo con las imágenes, tablas de datos obtenidos de todos los elementos encontrados y las conclusiones:

Martín-Ramos, P., Cuchí-Oterino, J.A., y Bea Martínez, M.(e.p.). Análisis por fluorescencia de rayos X portátil de pigmentos de arte levantino y esquemático de abrigos del río Vero (Huesca, Noreste de España).Salduie, 24.1: 1-26. https://doi.org/010.26754/ojs_salduie/sald.2024110024

Termografía como método de inspección segura en entornos explosivos

Las inspecciones en entornos peligrosos o explosivos son un proceso muy riguroso y los inspectores y especialistas que las realizan deben estar en condiciones supervisadas y bajo permisos de trabajo específicos que requieren antelación y que deben estar firmados por múltiples gerentes. Se puede tardar hasta 7 horas laborales en conseguir ese permiso y en muchos casos solo es válido para una única jornada laboral.

Una alternativa que promete ahorrar mucho tiempo, manteniendo a los trabajadores a salvo, es la FLIR Cx5, una cámara termográfica clasificada para trabajar en entornos explosivos tales como instalaciones de combustión de gas, plantas químicas o instalaciones de destilación farmacéuticas, entre otras. Esta cámara da como resultado una imagen térmica nítida, lo que permite a los inspectores detectar problemas ocultos al instante.

Este dispositivo permite cargar y compartir los datos e imágenes adquiridas de forma inalámbrica, permitiendo la generación de informes más potentes. Hace las inspecciones más rápidas y seguras a la vez que simplifica el trámite previo.

Enlace a un breve video sobre su funcionamiento aquí 

Sensor LIDAR: el futuro de los vehículos

 Los dispositivos LIDAR han adquirido una gran importancia en los últimos tiempos, gracias a su uso extendido en vehículos autónomos e incluso en dispositivos móviles. Esta tecnología realiza un mapeo tridimensional del entorno mediante el empleo de haces de luz, logrando una precisión notable.

Para empezar, una breve explicación: LIDAR es un acrónimo de Laser Imaging Detection and Ranging, que se podría interpretar como un sistema de detección y medición de objetos mediante láser. Ahora, adentrémonos en el tema.

Funcionamiento

En términos simples, un SONAR emite ondas sonoras que, al rebotar en los objetos circundantes, crean un mapa del entorno. Un sensor LIDAR opera de manera similar, pero utilizando haces de luz infrarroja que, al reflejarse en los objetos, retornan a la fuente y son captados por una lente receptora.

El sensor calcula el tiempo que tarda cada haz en ir y regresar, lo que le permite medir las distancias con una precisión extraordinaria. Además, un LIDAR genera un mapa en tiempo real de su entorno, formado por millones de puntos, lo que le permite capturar todo lo que ocurre a su alrededor.

https://vehiculosmart.santiagodecompostela.gal/es/sensor-lidar-la-tecnologia-detras-del-vehiculo-autonomo-de-santiago-de-compostela/

LiDAR SENSOR FOR 3D AUTOPSY DOCUMENTATION

The Introduction of a New Diagnostic Tool in Forensic Pathology

Las reconstrucciones 3D de los hallazgos autopticos podrían ser una nueva forma de documentar la autopsia. En la actualidad, los teléfonos móviles inteligentes y las tablets equipadas con un sensor LiDAR hacen que sea extremadamente fácil elaborar un modelo 3D directamente en la sala de autopsias.

La autopsia destruye intrínsecamente el cadáver. Además, en putrefacción, hay procesos que alteran irreversiblemente el cadáver, por lo que, después de cierto tiempo, reexaminar el cuerpo podría ser inútil. El modelo elaborado permite mantener datos de archivo y evaluar la práctica forense.

Esta técnica preserva información en tres dimensiones, por lo que resulta muy útil en casos de lesiones traumáticas. Además, las mediciones realizadas en la reconstrucción 3D permiten evitar errores relacionados con el operador, asociados con la imprecisión de la medición y en caso de que el operador olvide describir algún hallazgo durante la autopsia.

Definitivamente, la tecnología LiDAR es un instrumento que contribuye a la reproducibilidad de la práctica autóptica.

Estudio sobre la composición de la córnea de un ojo de bovino empleando la técnica LIBS

 En este estudio, se empleó la técnica de Espectroscopia de Plasma Inducido por Láser (LIBS) para investigar y caracterizar el plasma generado por un pulso láser Nd:YAG al ser focalizado sobre la córnea de una especie bovina. 

 Previamente a la recopilación de datos, se llevó a cabo una evaluación de la energía del láser, variando diversos parámetros como la distancia desde la cabeza del láser, la frecuencia de los pulsos y el ángulo de incidencia. 

 Para enfocar el láser sobre la muestra, se utilizó una lente de vidrio con una distancia focal de 12 cm, con una energía por pulso de 85 mJ, en un entorno con humedad relativa del 55% y una temperatura de 24ºC. 

 Los espectros del plasma láser sobre la muestra fueron registrados en la región espectral de 300‐850 nm. Se realizó una asignación espectral para identificar los elementos presentes en la muestra, comparándolos con espectros obtenidos de fuentes conocidas como lámpara de sodio de baja presión, plasma láser en aire, plasma de carbón mineral y una fuente de calibración espectral de Hg/Ar.

Se logró identificar elementos característicos como sodio, potasio, calcio, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, los cuales son constituyentes del colágeno tipo II. Estos hallazgos también son relevantes para investigaciones en el ámbito forense, especialmente para analizar patrones alimenticios o genéticos dentro de comunidades específicas en una región determinada.

https://www.sedoptica.es/Menu_Volumenes/Pdfs/OPA45-3-263.pdf