Desarrollo de dispositivo en el ITESO

GUADALAJARA, JALISCO (19/AGO/2013).- El diseño de un sensor que tiene la capacidad de detectar contaminación bacteriana en alimentos envasados (por ejemplo yogurts o conservas) es lo que desarrollaron los académicos Esteban Martínez y Bernardo Cotero, del Departamento de Electrónica, Sistemas e Informática (DESI), y los egresados César Sánchez y Alejandro Cortez, de Ingeniería Electrónica.

El proyecto ya está terminado y en su fase de diseño; será durante el  otoño cuando empiece la etapa de preparación para fabricar el prototipo, el cual se espera esté concluidó al igual que las pruebas de funcionalidad a finales de año.

Esteban Martínez explicó que en 2008 en el Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco (Ciatej), la investigadora Ericka Flores estaba trabajando en el diseño de “un método para detectar la inocuidad de alimentos envasados, líquidos. Ellos estaban pensando en usar el fenómeno de hibridación de la molécula del Ácido Desoxirribonucleico (ADN) para detectar la presencia de algunos tipos de bacterias que se encuentran en alimentos contaminados. Habían desarrollado un proceso para separar la molécula de ADN y caracterizarla, pero estaban ante la limitante de qué sensor usar para extraer la señal que se genera durante el fenómeno de hibridación”. Fue en este contexto que se acercaron a los investigadores del DESI.

¿De qué se trata?

La hibridación de la molécula de ADN ocurre cuando una mitad de ésta está separada y encuentra su parte complementaria (“su media naranja”) que embone completamente con esa mitad, explicó el académico.

De esta manera para detectar un tipo específico de bacteria se tiene que depositar en el sensor una mitad de molécula de ADN con el código genético de la bacteria y así, al poner el sensor en el medio (en este caso, en alimentos envasados) donde se encuentra la bacteria, éste detectará su presencia, lo que “permitirá decir con precisión primero si el alimento esta libre o no de contaminación bacteriana y luego saber de qué tipo de bacteria se trata”.

Puesto que el fenómeno de hibridación genera un incremento de la carga eléctrica de la molécula de ADN, se ideó hacer una modificación a un dispositivo denominado Transistor Efecto de Campo, para medir la variación de la carga cuando las dos mitades de ADN se juntan.

“Lo que el sensor hace cuando siente la variación de carga eléctrica es generar una corriente, la cual es en el orden de nanoamperes, que por ser muy pequeña no se puede medir de manera confiable pues se confunde con el ruido, es necesario amplificarla, por ello, al sensor se le añadió un circuito extra que se llama convertidor de corriente a voltaje, que a la vez amplifica la corriente y la convierte a voltaje a magnitudes manipulables con circuitería electrónica convencional”, explicó Martínez.

Otra de las características del sensor es que tendrá un encapsulado especial para proteger los circuitos electrónicos que son incompatibles con el agua, de modo que pueda estar en un medio acuoso, como el yogurt, por ejemplo.

Además por su tamaño, pues es muy pequeño, el sensor no se ve a simple vista y junto al resto de su circuitería electrónica de lectura medirá alrededor de dos por dos milímetros, aproximadamente, lo que permitirá implementar un aparato de medición portátil similar a un termómetro digital.

Martínez añadió que en el DESI se diseñó el sensor y su circuito electrónico para extraer y procesar la señal generada en una tecnología llamada Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS, por sus siglas en inglés).  

En cuanto a los logros que ha traído consigo este proyecto que continuará el próximo semestre y en el que trabajarán el doctor Martínez, el maestro Cotero y los ingenieros Cortez y Sánchez, Bernardo Cotero comentó que a partir de este proyecto interdisciplinario empezó a utilizarse en el DESI el simulador multifísico llamado Comsol, que no sólo simula la parte electrónica, sino también la física de los dispositivos electrónicos.

Para los egresados, el trabajo realizado entre 2008 y 2010 les dejó experiencias y aprendizajes como “el diseño del proyecto, su documentación, la simulación y obtención de  resultados”, dijo Alejandro Cortez.