“Una tarde de narices en la UEX”

Entrevista a Jesús Lozano

Por los alumnos de 1ºDE Bachillerato IES Zurbarán : Adriana Guerra, Silvia González, Juan Durán, Juan Ruiz.

Con el fin de seguir conociendo la ciencia que actualmente se hace en Extremadura el 10 de febrero de 2023 algunos estudiantes del IES Zurbarán, tuvimos la suerte de visitar a Jesús Lozano Rogado, profesor e investigador de la Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Extremadura, quien puso a nuestra disposición su tiempo y su laboratorio para contarnos sus investigaciones y el equipo con el que trabaja más estrechamente. 

Para aprender más sobre los detectores de gases y otras formas de reconocimiento químico olfativo, hemos hecho esta escapada al complejo universitario. Ha resultado realmente interesante, y el laboratorio del equipo de Jesús parece de ciencia ficción.  Nos ha explicado varios de sus proyectos actuales, pero sobre todo, nos ha contado las novedades acerca de uno de ellos: la nariz electrónica.

Según nos explica Jesús Lozano este es un proyecto en el que llevan trabajando unos 20 años, desde que comenzó su tesis doctoral. La finalidad última es el diseño de un dispositivo electrónico que imite el comportamiento de la nariz biológica.

P: ¿Qué es realmente una nariz electrónica? ¿Se parece a una nariz de verdad? 

R: En nuestro olfato, o el de cualquier mamífero como por ejemplo los perros, en la pituitaria hay terminaciones nerviosas, que al interaccionar con una sustancia química presente en el aire, generan señales eléctricas que se transmiten hasta el cerebro en el que se almacenan generando un recuerdo de esa sensación. 

El ser humano tiene una gran sensibilidad olfativa. El sentido del olfato es uno de los sentidos más importantes en nuestra interacción con el medio ambiente. Los olores generan recuerdos que conservamos toda la vida como el olor del bizcocho de tu abuela, del campo durante un viaje, de tu comida favorita, etc. 

En el caso de los perros, su capacidad para percibir olores diferentes es muchísimo mayor que en el ser humano. Son capaces de diferenciar muchos más olores y en menor concentración que nosotros, debido a ello se emplean por la policía para detectar sustancias peligrosas, explosivos o drogas.

Una nariz electrónica es un dispositivo compuesto por diferentes sensores que al interaccionar con sustancias volátiles es capaz de generar una señal eléctrica que es reconocida por un ordenador, que a su vez,  si le enseñamos es capaz de identificar cuál es la sustancia que ha generado dicha respuesta. Dicho así en realidad lo que se pretende hacer es algo que funcione de un modo muy parecido al funcionamiento del sentido del olfato humano.

P: Vemos dispositivos muy diferentes en el laboratorio, ¿Cómo han evolucionado estos dispositivos desde que comenzasteis a trabajar en este tema?

R: Jesús nos muestra un gran número de dispositivos desde que comenzó su tesis y resulta realmente asombroso cómo en estos años se ha conseguido disminuir el tamaño y las características de los sensores que se emplean en la nariz. En las imágenes se muestran los primeros sensores electrónicos que emplearon así como los ordenadores a los que estaban conectados. Eran equipos realmente grandes y que consumían mucha energía. 

La nueva generación de sensores cabe en un reloj de pulsera que cualquier ciudadano podría llevar en su vida cotidiana. Entre ellos ha habido muchos dispositivos que han ido evolucionando y ocupando cada vez menor espacio. 

Actualmente empleando una impresora en 3D hemos fabricado una carcasa que realmente recuerda a una nariz y que la gente identifica más fácilmente con su función. 

En estos dispositivos más actuales un pequeño ventilador genera una corriente de aire que introduce las sustancias que este lleve hasta los sensores. Cuando los gases interactúan con estos, se genera una señal eléctrica que recibe un ordenador y este almacena. 

Lo más novedoso que estamos haciendo actualmente es implementar algoritmos de inteligencia artificial que permitan que el dispositivo “aprenda” de las observaciones que va haciendo, de manera que cuando vuelva a interaccionar con una determinada sustancia química la reconozca y pueda decirnos de qué se trata. 

P: ¿La naríz por tanto puede aprender?

R: Efectivamente, estos dispositivos pueden aprender a detectar ciertas sustancias en el aire y avisarnos cuando las ha detectado. Hemos hecho experimentos en el laboratorio sometiendo la nariz a lo que llamamos “test triangulares” en los cuales dos muestras que le enseñabamos eran iguales y son iguales y otra diferente.

Empleamos para ello setas venenosas que producen sustancias diferentes. Los resultados se recogen en la gráfica que tenemos en el siguiente esquema, y como puede verse fue capaz de diferenciar la muestra distinta. 

P: ¿Qué aplicaciones prácticas tienen en la actualidad estos dispositivos?

R: Son muchas las aplicaciones que podemos dar a estos dispositivos. Directamente en la universidad estamos llevando a cabo la puesta a punto de un proyecto que permite analizar tapones de corcho y descartar aquellos que proceden de árboles enfermos y que depositan en este material sustancias químicas que deterioran el vino. 

Trabajamos también con buscadores de trufas, cuya principal dificultad es encontrarlas bajo el suelo. En estas pruebas hemos demostrado que la nariz reconoce los componentes aromáticos de las trufas aunque estén enterradas bajo más de veinte centímetros de tierra. 

En los minidispositivos como el reloj estamos incorporando sensores de contaminación ambiental que medirán el aire en el lugar exacto en el que se encuentra la persona que lleva puesto este dispositivo uno en la estación de medida ambiental como ocurre actualmente. 

Otro de los proyectos que nos parece que tiene más potencial en el futuro es añadir sensores que detectan determinadas sustancias químicas en el aliento de una persona permitiendo saber si está enferma o no.

P: ¿Sería posible reproducir, gracias a los sensores, olores?

R: De hecho, eso ya es posible. El año pasado, sin ir más lejos, consiguieron enviar a París olores reproducidos artificialmente. Lo principal para poder lograr esto es analizar y entrenar a la máquina para que reproduzca un determinado olor y pueda más tarde fabricarlo por sí misma.

Esto a priori es sencillo, pero también debemos entender que todo lo relacionado a los olores es complicado, porque no son como los colores que al mezclarlos te sale uno determinado, los olores funcionan de otra manera y no dejan de ser algo subjetivo, ya que está comunicado con el cerebro.

P: ¿Cuáles son actualmente las principales limitaciones de la nariz?

R: Yo diría que el número de sensores, ya que tenemos un número reducido de sensores. Para cosas más concretas la nariz electrónica resultará más útil principalmente por esto, por el número de sensores.

P: De toda tu trayectoria de trabajo, ¿qué es lo que te ha enorgullecido más?

R: De lo que más me enorgullezco es de haber miniaturizado los sistemas. Las primeras narices electrónicas que hice eran muy grandes y ocupaban muchísimo espacio; sin embargo, ahora no solo es más pequeña hasta el punto de estar en un reloj, sino que además es más rápida, tarda apenas diez segundos en analizar un muestreo completo.

P: ¿La nariz solo puede captar un olor?

R: No. Si se le enseña, esta nariz puede captar más de un olor o una mezcla de varios,obviamente con sus limitaciones.Un ser humano tiene 5 millones de neuronas olfativas,pero esta nariz solo tiene entre once y trece señales,eso hace que su capacidad sea limitada.Aunque si se le enseña varias pruebas,esta los detecta perfectamente.

P: ¿Cómo cree que serán utilizadas estas máquinas en el futuro?

R: Gracias al avance de la ciencia y a otros grupos de investigación se va avanzando poco a poco.Probablemente dentro de un tiempo esperemos tener la posibilidad de crear chips con muchos más sensores y así poder tener una respuesta para muchos olores distintos. Puede ser que, dentro de unos años, en los teléfonos móviles o en otros dispositivos vengan implementados aparatos como esta nariz o como el reloj y que estos posean sensores de gases para diferentes usos: desde la calidad del aire hasta detectar enfermedades .

P: ¿El reloj podría ser comercializado?

No creo. Nosotros nos dedicamos a la investigación ya que somos una universidad. Nuestra función es desarrollar prototipos funcionales, pero para comercializarlos una empresa debería comprar la patente y empezar a producirlos.

Sin duda el futuro de los medidores electrónicos de olores promete. Quién sabe cuán pequeños podrán llegar a ser, en qué dispositivos se puedan implementar, qué empleos se puedan mejorar, o qué servicios y facilidades nos brinden en nuestro día a día… Seguiremos informándonos de lo último en tecnología y actualidad para contribuir al desarrollo y poner nuestra esperanza en el porvenir.

Muchas gracias a Jesús Lozano y a la Universidad de Extremadura por permitirnos contar con él en esta agradable jornada.