Investigadores del Instituto Indio de Ciencias (IISc) han desarrollado un sensor de papel para detectar incluso volúmenes minúsculos de peróxido de hidrógeno. Esta sustancia química se utiliza ampliamente en productos domésticos y sanitarios, como el desinfectante de manos, en el combustible para cohetes como propulsor y también se encuentra en las células biológicas.
La técnica que utilizaron consiste en preparar un gel a partir de una solución que contiene una molécula especialmente diseñada, tratada con un líquido que tiene peróxido de hidrógeno, y secarla al aire en un disco de papel fino de unos 0,45 cm de diámetro. El disco de papel emite luz verde cuando se coloca bajo una lámpara UV, sólo en presencia de peróxido de hidrógeno. Se comprobó que la intensidad de la luz era directamente proporcional a la concentración de peróxido de hidrógeno.
"Se puede visualizar esta emisión verde (fotoluminiscencia) a simple vista. No se necesita ningún instrumento sofisticado. Todo lo que se necesita es una simple fuente de luz ultravioleta", explica Arnab Dutta, estudiante de doctorado del Departamento de Química Orgánica y primer autor del estudio publicado en ACS Sensors.
Dado que el disco de papel es de bajo coste, biodegradable y fácil de usar, podría ser una potente herramienta en entornos de bajos recursos, incluso para analizar fluidos biológicos como la sangre. Detectar el peróxido de hidrógeno de forma eficiente también es crucial en otros campos; los explosivos basados en peróxido, por ejemplo, pueden rastrearse utilizando el peróxido de hidrógeno que a veces se utiliza como material de partida.
Cuando los investigadores utilizaron su técnica para analizar aleatoriamente cinco marcas diferentes de desinfectantes de manos, descubrieron que sólo tres de ellas contenían el nivel de peróxido de hidrógeno exigido por la Organización Mundial de la Salud: 0,125%. Una cuarta parecía tener un nivel muy inferior al 0,125% y otra tenía casi cero peróxido de hidrógeno.
"El peróxido de hidrógeno puede detectarse a mayor escala mediante titulación y otros experimentos, pero éstos son engorrosos y requieren formación. Este método es fácil por su sencillez", afirma Uday Maitra, profesor del Departamento de Química Orgánica y autor principal del estudio.
El laboratorio de Maitra ha estado trabajando en el desarrollo de varias moléculas "sensibilizadoras" que encienden la fotoluminiscencia de los elementos llamados lantánidos en presencia de sustancias químicas o compuestos específicos. Anteriormente habían desarrollado sensores de papel para detectar antioxidantes específicos en el té verde -y así comprobar su calidad-, así como sensores para diversas enzimas.
La molécula sensibilizadora que diseñaron en este estudio permite que un metal llamado terbio emita luz verde bajo una lámpara UV. Cuando el sensibilizador se combina con un agente enmascarador, la luz verde desaparece. Cuando se añade peróxido de hidrógeno a esta combinación, se desenmascara la molécula sensibilizadora, haciendo que vuelva a brillar en verde. "La forma en que diseñamos la máscara, ahí es donde entra el proceso de reflexión", dice Maitra. "La molécula que hemos diseñado es desenmascarada muy específicamente por el peróxido de hidrógeno".
Actualmente, el equipo está trabajando en reducir el tiempo de reacción; se tarda un poco más si la concentración de peróxido de hidrógeno es menor. Maitra añade que también están trabajando en el desarrollo de un pequeño dispositivo portátil en el que la detección pueda realizarse de forma más automatizada. "Estamos en contacto con una empresa emergente de Chennai. Tenemos algunos prototipos hechos con LEDs UV y una cámara, para generar la emisión, tomar una fotografía y utilizar una app de procesamiento de imágenes para cuantificar la cantidad de peróxido de hidrógeno".
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