Un equipo de investigación de Corea del Sur ha presentado un dispositivo de microfluidos que podría cambiar la forma en que los científicos detectan contaminantes nocivos en muestras de agua y alimentos.
Esta tecnología elimina la necesidad de filtración y otros pasos de preparación que requieren mucha mano de obra y permite extraer los contaminantes directamente de muestras que contienen partículas sólidas como arena o residuos de alimentos.
El proyecto fue dirigido por el Dr. Ju Hyeon Kim del Instituto de Investigación de Tecnología Química de Corea (KRICT), quien trabajó en estrecha colaboración con el equipo del profesor Jae Bem You de la Universidad de Chungnam.
Los dispositivos de microfluidos recientemente desarrollados integran la extracción y la preparación en un único proceso simplificado, lo que proporciona un enfoque más rápido y confiable para el análisis ambiental.
Problemas con los métodos de prueba tradicionales.
Rara vez es fácil detectar trazas de contaminantes en muestras ambientales o de alimentos. El agua recolectada en entornos del mundo real a menudo contiene sólidos en suspensión, como tierra y desechos orgánicos.
Normalmente, antes de que comience el análisis de laboratorio, los técnicos filtran estas partículas y realizan un procedimiento de extracción para aislar el compuesto objetivo.
Hay dos desafíos principales con este flujo de trabajo de varios pasos. En primer lugar, la filtración puede eliminar involuntariamente trazas de contaminantes junto con residuos sólidos, comprometiendo la precisión.
En segundo lugar, las técnicas de extracción establecidas, como la extracción líquido-líquido, requieren grandes cantidades de disolvente y son difíciles de automatizar. Aunque han surgido alternativas miniaturizadas, todavía son incompatibles con los sólidos y el pretratamiento es inevitable.
Para sectores estrechamente relacionados con la salud pública, como la seguridad del agua potable, el monitoreo de residuos de medicamentos y el monitoreo ambiental, estas ineficiencias aumentan el tiempo, el costo y la incertidumbre.
Cómo funcionan los dispositivos de microfluidos
Los nuevos dispositivos de microfluidos abordan estos problemas mediante diseños elegantes. En su centro hay una pequeña microcámara que atrapa pequeñas gotas de disolvente de extracción. Adyacente a esta cámara hay un microcanal estrecho a través del cual la solución de muestra fluye continuamente.
A medida que pasa la muestra, los contaminantes de interés se transfieren selectivamente a la gota de disolvente. Lo importante es que las partículas sólidas permanezcan en el flujo y no interfieran con el proceso de extracción.
Una vez completada la extracción, las gotas se pueden recolectar y analizar utilizando técnicas de laboratorio estándar.
Al combinar extracción y separación dentro de una única plataforma compacta, los dispositivos de microfluidos eliminan la necesidad de filtración y múltiples pasos de preparación. El resultado son flujos de trabajo más rápidos y una precisión analítica mantenida incluso con muestras difíciles.
Detección exitosa de contaminantes regulados
Para demostrar la eficacia del sistema, los investigadores lo probaron con dos contaminantes ampliamente monitoreados. Uno es el ácido perfluorooctanoico (PFOA), un miembro de la familia PFAS de sustancias químicas industriales persistentes, y el otro es la carbamazepina (CBZ), un fármaco anticonvulsivo comúnmente recetado que se encuentra con frecuencia en las aguas residuales.
Utilizando un dispositivo de microfluidos, el equipo detectó PFOA en cinco minutos. En otro experimento, la CBZ se extrajo directamente de una suspensión que contenía arena sin filtración.
El análisis posterior mediante cromatografía líquida de alta resolución confirmó la identificación inequívoca y fiable.
Estos resultados resaltan la capacidad del dispositivo para procesar muestras complejas del mundo real sin sacrificar la velocidad o la sensibilidad.
Implicaciones para la salud pública y el monitoreo de campo
Su impacto se extiende más allá de la conveniencia del laboratorio. Los sistemas compactos y fáciles de automatizar, como este dispositivo de microfluidos, pueden respaldar las pruebas ambientales en el campo y reducir la necesidad de devolver muestras a una instalación central.
Esta funcionalidad es particularmente relevante para situaciones de respuesta rápida y monitoreo de rutina en ubicaciones remotas.
Al integrar múltiples pasos de preparación en una sola plataforma, esta tecnología también abre la puerta a sistemas analíticos portátiles para pruebas de seguridad alimentaria y detección de residuos de medicamentos.
A medida que aumenta la supervisión regulatoria de los contaminantes emergentes, las herramientas que simplifican y mejoran los métodos de detección se vuelven cada vez más importantes.
Este dispositivo de microfluidos representa un paso importante hacia un análisis más eficiente y confiable de contaminantes en muestras ambientales y alimentarias cotidianas.
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