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Juan Leonardo Martínez, 28

Ha creado una app para leer el resultado de análisis colorimétricos de forma rápida y precisa

Colorimetrix

Juan Leonardo Martínez

Durante su último año de doctorado en la Universidad de Cambridge (Reino Unido), el joven mexicano Juan Leonardo Martínez dedicó su tiempo libre a crear la primera versión de una aplicación para smartphones llamada Colorimetrix. Su propósito era "llevar el concepto de telemedicina a la práctica" y aportar una alternativa que transformase el mercado de los análisis por colorimetría. Este ingeniero en biotecnología por el Instituto Politécnico Nacional (México) y máster en la Universidad de Sheffield (Reino Unido) quería crear una herramienta portátil que fuera capaz de interpretar con fiabilidad los resultados de este tipo de test que se usan habitualmente para analizar, entre otras, muestras de sangre u orina.

En los test colorimétricos una molécula presente en una tira de papel u otro soporte cambia de color en la presencia de otra molécula, por ejemplo, al juntarse con proteínas, glúcidos, iones, tóxicos u otros elementos contenidos en una muestra. Este cambio puede percibirse a simple vista y permite detectar, por ejemplo, la presencia de glucosa en la orina, un posible indicador de diabetes. La interpretación de estos test puede ayudar a diagnosticar esta y otras enfermedades como la malaria, la anemia y la insuficiencia renal. También pueden utilizarse para seguir el estado nutricional y metabólico de un deportista o un enfermo crónico, o para determinar la calidad del agua de consumo.

Estas pruebas existen actualmente en multitud de formatos: desde las tiras de papel para análisis de orina -las más comunes y ampliamente comercializadas- hasta ensayos colorimétricos en solución en una placa con múltiples pocillos, en dispositivos microfluídicos y en parches. La app creada por Juan Leonardo Martínez funciona para todas ellas y ofrece una forma rápida, barata y fiable de interpretar de los resultados desde cualquier smartphone.

Suficientemente preciso y móvil

Durante años estos test han sido leídos, o bien, a simple vista, comparando el cabio de color con una tabla que asocia una gradación de colores con concentraciones de elementos; o bien, con un instrumento caro y voluminoso llamado espectrofotómetro. Estos aparatos usan sensores como los que llevan las cámaras fotográficas digitales para detectar fotones a diferentes niveles de energía que se corresponden con determinados colores o longitudes de onda del espectro electromagnético.

Obviamente, identificar "a ojo" el color que está mostrando como resultado un test colorimétrico puede llevar a error. Distinguir, por ejemplo, si la tira de papel se ha vuelto amarilla o más bien verde amarillenta puede resultar complicado. Sin embargo, es importante, porque las tonalidades indican presencia o ausencia de una sustancia, y en muchos casos, su mayor o menor concentración. Por su parte, un espectrofotómetro sí ofrece gran precisión a la hora de determinar el color. "Su margen de error puede ser de hasta una centésima de nanómetro en la longitud de onda", indica Martínez. Colorimétrix pude medir sólo hasta una décima, precisión que las tablas de colores no alcanzan.

Tal y como explica Martínez, la información que aporta Colorimetrix sobre cambios en concentración es "lo suficientemente precisa para dar valores cuantitativos relevantes para el análisis" y mucho más rápida que las pruebas con espectrofotómetro.

A finales de 2013 su equipo realizó varios ensayos usando Colorimetrix con un test comercial para muestras de orina llamado Combur3 que es utilizado habitualmente por enfermos renales y está diseñado para análisis de glucosa, proteínas y pH. Martínez explica que en su estudio -publicado en la revista Sensors and Actuators B: Chemical- leyeron con su app los resultados de los test realizados en varias muestras de orina y los límites de detección y los valores provistos por Colorimétrix fueron "aceptables".

Otra de las ventajas de Colorimetrix frente a las tablas y los espectrofotómetros es que los datos que lee y almacena pueden ser enviados remotamente a través de conectividad móvil. "Es posible imaginar la recolección de datos, por ejemplo, en una pandemia, y el análisis en tiempo real a través de un panel de expertos en un laboratorio centralizado", afirma Martínez. Actualmente Colorimetrix realiza los cálculos usando los recursos computacionales del smartphone, pero el joven señala que en el futuro dichas operaciones podrían hacerse en un servidor en la nube.

En el estudio en Sensors and Actuators Colorimetrix fue instalada en dispositivos iOS de gama alta (iPhone 5 con cámara de 8 megapíxeles) y Android de gama baja (Samsung Galaxy 5 con cámara de 2 megapíxeles). Antes de realizar la lectura, la aplicación requiere una calibración que el usuario puede hacer siguiendo las instrucciones que aparecen en pantalla (aportar datos sobre concentración, unidades, tipo de test). Otra opción es realizar la calibración previamente y dejarla precargada. El proceso consiste en captar varias tomas a diferentes concentraciones en las que se conoce el color específico de la prueba. De esta forma la app genera una curva de calibración con la que luego compara la "muestra problema". 

Mediante los algoritmos diseñados por Martínez, Colorimetrix realiza una interpolación compleja de los datos antes de ofrecer el resultado de concentración. Según el joven, normalmente los espectrofotómetros requieren un software externo para obtener datos del aparato y luego interpretarlos para ofrecer un valor. Colorimetrix hace automáticamente todos esos pasos.

Martínez está en contacto con varias empresas interesadas en usar su aplicación para pruebas veterinarias y para análisis de biomarcadores relacionados con el rendimiento de atletas. También han contactado con él, entre otras organizaciones, la Cátedra de Telemedicina de la UNESCO y la organización Kidney Health Australia, que distribuye test de orina entre la población para monitorear la salud del riñón.

Con sólo 28 años, este innovador ya ha explorado campos técnicos muy diversos, desde las matemáticas al desarrollo de sensores, pasando por la biotecnología y la ciencia de materiales. Actualmente investiga en la Universidad de Tecnología de Múnich (Alemania) el uso de cristales fotónicos reprogramables para detección de gases. Su otro gran proyecto es la comercialización de un dispositivo llamado desimpresora que permite reutilizar documentos impresos al separar el papel del tóner mediante láser de alta energía.

El investigador del Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y en Sistemas (México), Héctor Benítez, que es miembro del jurado de los premios MIT Technology Review Innovadores menores de 35 México, ha definido el sistema de Martínez como "un proceso innovador 100%" y ha añadido, refiriéndose a él, que "el desarrollo de tecnología desde su concepción matemática hasta el uso de elementos accesibles a la comunidad es el gran reto para lograr un cambio en el acceso a la salud". – Elena Zafra

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