Innovación tecnológica

La innovación tecnológica continúa siendo el factor más versátil y el que produce la retroalimentación para que la ciencia pueda producir conocimiento. El punto de convergencia está en el sector industrial, en el que sería imposible para la ciencia, con su propio esfuerzo aislado, crear las bases para obtener nuevo conocimiento sin disponer de la tecnología.

En tiempos recientes, en los que la informática ha invadido todos los campos del quehacer científico, su avance sería impensable sin disponer de la innovación en nuevos materiales para la construcción de ordenadores cada vez más rápidos y de mayor capacidad. La fotónica ha dado su aporte al diseño de aparatos para cuantificar cambios a escala de nanogramos, las tecnologías de uso y aplicación del frío permiten mantener las estirpes a temperaturas inferiores a -80 ºC, y así un conjunto de tecnologías que sería largo enumerar es en gran medida la explicación de los extraordinarios avances de la biología contemporánea.

Si bien existen muchos laboratorios universitarios que desarrollan importantes tareas de servicios analíticos, de asesoramiento y optimización de tecnologías de medición, en años recientes se ha trabajado sobre métodos de reconocimiento molecular que utilizan enzimas, ADN, electrodos modificados, habiendo una mayor tradición en métodos espectroscópicos. La aplicación de métodos de calibración multivariada y análisis mediante redes neuronales a señales analíticas (que pueden provenir de distintas espectroscopías o técnicas electroanalíticas) está teniendo un auge importante en el mundo, como alternativa a los métodos cromatográficos que emplean solventes tóxicos no reciclables, y a otros métodos más complejos de análisis de multicomponentes.

Si bien existen muchos laboratorios universitarios que desarrollan importantes tareas de servicios analíticos, de asesoramiento y optimización de tecnologías de medición, en años recientes se ha trabajado sobre métodos de reconocimiento molecular que utilizan enzimas, ADN, electrodos modificados, habiendo una mayor tradición en métodos espectroscópicos. La aplicación de métodos de calibración multivariada y análisis mediante redes neuronales a señales analíticas (que pueden provenir de distintas espectroscopías o técnicas electroanalíticas) está teniendo un auge importante en el mundo, como alternativa a los métodos cromatográficos que emplean solventes tóxicos no reciclables, y a otros métodos más complejos de análisis de multicomponentes.

La química analítica es la parte de la química que tiene como finalidad el estudio de la composición química de un material o muestra. Es una ciencia metrológica, que desarrolla, optimiza y aplica herramientas (materiales, metodológicas y estratégicas) que se concretan en procesos de medida encaminados a obtener información de calidad, para contribuir a resolver problemas científicos, técnicos, económicos y sociales.

Para ello enfrenta la resolución de un problema analítico mediante la aplicación de un proceso analítico total, trazable, que como resultado permitirá obtener la información requerida con el nivel de calidad adecuado.
Entendemos a la química analítica como una actitud intelectual, una manera de enfrentar los desafíos de un problema analítico; y la consideramos una disciplina cuya médula del razonamiento es el análisis: conocer –a veces con previa separación– las partes de cada cosa, para inferir el todo. Esto implica una actitud intelectual muy peculiar, dentro de una concepción armoniosa de ciencia y arte, que por aproximaciones o caminos multifacéticos busca obtener información.

Como ejemplo de las herramientas tecnológicas para la determinación de contaminación se encuentra la cromatografía catalítica.

El cromatógrafo catalítico usa solo un filamento y una cámara. Tiene dos secuencias controladas por el temporizador electromecánico. En la primera el sistema toma una nueva muestra y limpia la columna de la muestra anterior con aire presurizado; en la segunda, la muestra es empujada, por una presión controlada de aire, hacia la columna y de allí al detector, siendo esta la secuencia de lectura. El voltaje de salida se conecta a un registrador, que dará típicamente un tren de picos, siendo los más angostos los tres primeros, el metano, el etano y el propano, mientras que los siguientes, el iso-butano, el n-butano, el iso-pentano y el n-pentano son picos de base ancha. La primera secuencia se denomina Back Flush, mientras que la segunda se llama Forward Flow. La presión de aire que empuja la muestra hacia la cámara es controlada desde el panel frontal, así se podrá ajustar la aparición del tren de picos, originando una buena separación e identificación de los mismos.

Otro ejemplo de estudios de contaminantes es a través de técnicas de quimioluminiscencia (QL). La QL se define como la emisión de radiación electromagnética, normalmente en la región del visible o infrarrojo cercano, producida por una reacción química. Para que se dé la QL es necesario que la reacción produzca un exceso de energía, lo cual es bastante frecuente sobre todo en reacciones rédox, pero el hecho de que este exceso de energía se disipe con emisión quimioluminiscente depende en gran medida de la estructura molecular de los intermedios o productos de reacción. Las reacciones quimioluminiscentes pueden generarse mediante dos mecanismos básicos, por lo que la clasificación de estas reacciones se ha establecido en función de estos dos mecanismos:

• Quimioluminiscencia directa: se parte de dos reactivos, A y B, normalmente un sustrato y un oxidante. A y B reaccionan dando un intermedio de reacción en un estado electrónicamente excitado. Este intermedio, al relajarse hasta el estado fundamental, emite un fotón. A veces, en estas reacciones, se requiere un catalizador que disminuya la energía de activación y aumenta el rendimiento cuántico de la reacción quimioluminiscente.
• Quimioluminiscencia indirecta (sensibilizada o de transferencia de energía): el mecanismo es el mismo para la formación del intermedio electrónicamente excitado, pero este intermedio no puede emitir directamente el fotón para dar la QL y requiere la presencia de un fluoróforo al cual le transfiere la energía, de forma que el fluoróforo se excita y al volver a su estado fundamental emite un fotón. En la Figura, se resumen esquemáticamente los dos mecanismos descritos:

En las reacciones de QL, la intensidad de emisión está en función de la concentración de las especies químicas involucradas. Esta técnica tiene amplias ventajas: elevada sensibilidad y amplio intervalo dinámico de concentraciones. No requiere fuente de excitación externa, es una técnica versátil.

La detección quimioluminiscente es una técnica en pleno desarrollo. El interés de la QL en química analítica queda reflejado en el número de publicaciones científicas en revistas de gran prestigio (Analytical Chemistry, Analytica Chimica Acta, The Analyst, Talanta, Journal of Chromatography y Journal of Pharmaceutical and Biomedical Análisis, entre otras) que, según la base de datos Analytical Abstracts desde 1979 hasta la actualidad (finales de 2005), es del orden de 4700 publicaciones.