Diario de Valladolid

Nuevas técnicas para el futuro del análisis químico

El profesor de la Universidad de Burgos, Álvaro Colina, desarrolla metodologías basadas en la espectroelectroquímica aplicadas a diferentes contextos. Junto a la también profesora Aránzazu Heras, dirige el grupo GAIN de la UBU.

Aránzazu Heras y Álvaro Colina, responsables del GAIN de la UBU. | E.M.

Aránzazu Heras y Álvaro Colina, responsables del GAIN de la UBU. | E.M.

Publicado por
D. ANDRÉS
Valladolid

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El potencial de la espectroelectroquímica (SEC en sus siglas en inglés) está todavía por descubrir y podría tener una gran cantidad de aplicaciones en campos muy diversos, desde la medicina, hasta el campo de la generación de energía, el análisis medioambiental, o el alimentario. Esta metodología es relativamente nueva, la primera vez que se utilizó fue en 1964 , y a través de ella los investigadores pueden conseguir gran cantidad de información de carácter electroquímico y espectroscópico de un determinado compuesto químico a través de un único experimento.

El desarrollo de técnicas SEC y sus posibles aplicaciones y funcionalidades son el principal objetivo en el que trabaja el Grupo de Análisis Instrumental (GAIN) de la Universidad de Burgos , pionero en nuestro país en el estudio de esta metodología y que ha conseguido llevar a cabo avances muy destacables en este campo. Junto a la profesora de la UBU Aránzazu Heras, el químico analítico y profesor de la universidad burgalesa, Álvaro Colina, lleva más de 20 años trabajando en desarrollar nuevas técnicas e instrumentos de análisis que permitan conocer la composición de diferentes tipos de muestras basándose en la espectroelectroquímica.

Para entender mejor el funcionamiento de estos procesos, Álvaro Colina explica que, al provocar una transformación de un determinado compuesto a través de un sistema de electrodos con unas características particulares dependiendo de lo que se quiera conseguir y quitarle o darle un electrón, su color cambia , tanto el que se puede apreciar a simple vista, como en el ultravioleta. 

Parte de esa luz puede ser absorbida o dispersada por esa molécula y eso provoca un cambio en la luz. Algo que se puede detectar y así identificar qué molécula es. Incluso se podría conocer cuál sería su evolución natural, por ejemplo si podría llegar a ser tóxico o no, en un entorno de laboratorio controlado. «Basándonos en la corriente que pasa por esos electrodos y el cambio que sufre la luz al interaccionar con ese compuesto químico, podemos saber qué es y en qué cantidad está en el sistema que estamos analizando. Eso son dos informaciones fundamentales para un químico, saber identificar el compuesto que es y, sobre todo, en qué concentración está. 

Hay veces que para analizar esos compuestos cuando están en concentraciones muy bajas, se necesitan técnicas muy costosas para poder identificarlas. Creemos que nuestra metodología sería mucho más barata, sencilla y rápida. Eso es lo que estamos intentando mejorar».

Como señala Colina, esta línea de investigación es muy reciente y todavía necesita mucho desarrollo, ya que son pocos los grupos de investigación en todo el mundo que se dedican a su estudio, pero el potencial es enorme. GAIN trabaja en varios proyectos con diversos grupos de investigación en diferentes ámbitos de la química, desde el desarrollo de métodos de análisis de detección de drogas con la universidad de West Virginia, hasta los procesos que se dan dentro de las baterías para mejorar su eficiencia o nuevos métodos de tratamiento de enfermedades como el cáncer. «Lo que hacemos es tan transversal que podemos utilizar la espectroelectroquímica en el campo del análisis clínico, en laboratorios de control alimentario, para baterías o para el análisis de contaminantes en el medio ambiente».

Recientemente los investigadores del grupo GAIN descubrieron un fenómeno óptico que permite aumentar una señal analítica asociada al efecto Raman, que es una dispersión de luz muy débil y que normalmente para poder analizarlo es necesario sintetizar nanopartículas de metales como amplificadores. 

Con el fenómeno SOERS descubierto por el equipo de la UBU (siglas en inglés de Surface Oxidation Enhaced Raman Scattering. En español Dispersión Raman Amplificada por oxidación superficial), esta señal se puede amplificar de una manera mucho más sencilla. «Este fenómeno que hemos descubierto en Burgos y todavía no tenemos claro a qué se debe exactamente, aunque ya estamos trabajando en teorías que tenemos que demostrar, funciona muy bien». 

Lo hemos estado utilizando para estudiar compuestos biológicos en sangre y orina, como el ácido úrico. Pero también lo utilizamos ahora para pesticidas en agua, para contaminantes, como la melamina. Son diferentes aplicaciones que funcionan muy bien. Estamos trabajando con investigadores de diferentes países del mundo con el fin de descubrir qué es lo que ocurre realmente en este proceso».

Uno de sus futuros proyectos es utilizar este fenómeno SOERS en la identificación de bacterias para facilitar el análisis de muestras cuando hay una infección, ya que, como explica Álvaro Colina, ahora las pruebas que se hacen en este tipo de situaciones llevan mucho tiempo hasta que se conoce qué organismo lo está provocando y se puede dar un tratamiento específico. «Creemos que es posible utilizar nuestras técnicas para identificar las bacterias. Romper las bacterias y conocer su composición química por dentro y así poder identificarlas mejor».

Además, a partir del grupo GAIN, en 2014 se construyó el primer instrumento comercial en el mundo centrado en la absorción de luz ultravioleta visible y en 2017 otro basado en la radiación Raman, radiación dispersada por la materia, dos técnicas muy novedosas en las que la Universidad de Burgos es pionera.

Como señala Álvaro Colina, el grupo GAIN también trabaja para mejorar y desarrollar sus técnicas basadas en la espectroelectroquímica y por ello colaboran con un equipo de BC Materials, un Instituto de Materiales del País Vasco, para hacer dispositivos todavía más potentes que permitan un mejor análisis. Además, llevan colaborando desde hace casi una década con la empresa de origen asturiano Dropsens, y que recientemente se ha unido al grupo suizo Metrohm, para desarrollar equipos de laboratorio que lleven esta metodología y que ya se comercializan por todo el mundo. Precisamente el equipo de la UBU también ha contribuido a conseguir instrumentos de medición más pequeños, que apenas ocupan lo que una caja de zapatos, algo impensable cuando empezaron en los años 90.

El grupo GAIN lo componen siete personas entre profesores de la Facultad de Ciencias de la UBU, post doc, doctorandos y técnicos, y además tutorizan otros tantos Trabajos Fin de Grado y Fin de Máster. Para Álvaro Colina lo más importante de su labor es inculcar a los jóvenes investigadores con los que trabajan, esas ganas de descubrir que su mentor, el profesor de la facultad burgalesa de Químicas ya retirado, Jesús López Palacios, sembró tanto en él como en su compañera Aránzazu Heras hace casi treinta años.

«Jesús López Palacios ha sido siempre un investigador excepcional, que no quería destacar mucho, con un perfil bajo en España, pero que era un visionario. No llegó a comercializar los equipos en los que él trabajó, pero muchas cosas que él pensaba que servían las estamos sacando ahora y no iba para nada desencaminado. En su momento la tecnología no estaba lo suficientemente avanzada para hacerlo. Ha habido una revolución en materiales que nos ha permitido hacer cosas que antes eran impensables».

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