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Juan Pablo Esquivel, 30

Fuentes de energía miniaturizadas para dispositivos de diagnóstico portátiles

Instituto de Microelectrónica de Barcelona

Juan Pablo Esquivel

Acercar a los lugares donde viven las personas aparatos autónomos capaces de analizar la calidad del agua o detectar la presencia de sustancias, microorganismos o incluso marcadores de cáncer sigue siendo un reto sanitario que permitiría anticiparse a posibles amenazas.

Si la capacidad de realizar estos análisis dependiera de un dispositivo portátil del tamaño de un chip -en el que se integrasen todos los procesos que normalmente se llevan a cabo en un laboratorio- las ventajas de un diagnóstico rápido y preciso podrían trasladarse a lugares con escasez de recursos, donde no existe la infraestructura necesaria para detectar enfermedades o controlar la seguridad de los alimentos y el agua que consume la población.

Estos son también algunos de los objetivos de Juan Pablo Esquivel, un joven investigador del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) que ha ideado una propuesta para superar uno de los problemas de estos dispositivos -su limitada autonomía energética- y está diseñando una plataforma universal a la que podrían incorporarse sensores electroquímicos con numerosas aplicaciones.

“Esta plataforma puede ser atractiva para sistemas portátiles que midan una muestra y proporcionen información al usuario sin necesidad de conectarse a la corriente eléctrica”, explica Esquivel.

Este joven nacido en Guadalajara (México) estudió ingeniería mecatrónica en el Instituto Tecnológico de Monterrey y continuó su formación en micro y nanoelectrónica en la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), en España, donde se ha especializado en el diseño y desarrollo de fuentes de energía en miniatura, como las micropilas de combustible que alimentan los dispositivos microfluídicos que podrían integrar estos chips de detección sobre el terreno.

Concretamente, en estas plataformas microfluídicas es posible realizar ensayos de laboratorio en una red de canales y cámaras que, gracias a lo reducido de sus dimensiones, permiten ahorrar en reactivos y requieren una menor cantidad de muestra. Sin embargo, tal y como explica Esquivel en un artículo publicado en portada en la revista científica Lab on a Chip en enero de este año, muchas de estas plataformas requieren bombas o fuentes de alimentación y control electrónicas para realizar un análisis completo de las muestras, elementos que aumentan la complejidad del dispositivo y limitan su portabilidad.

Para superar este inconveniente, Esquivel ha propuesto integrar una microcelda de combustible en la plataforma microfluídica para abastecer de energía al chip y utilizar el CO2 generado en la reacción electroquímica –y que generalmente se considera un residuo- para bombear a través de los canales microscópicos los líquidos que se analizan. “Es como tener una batería y una bomba hidráulica en un mismo dispositivo, lo que significa un aprovechamiento energético más eficiente que puede resultar en un sistema más compacto”, asegura Esquivel.

En opinión de Montserrat Calleja, investigadora del departamento de Dispositivos, Sensores y Biosensores del Instituto de Microelectrónica de Madrid (España), esta solución es “muy ingeniosa” y la trayectoria de Equivel es “remarcable”. “Dada su juventud es previsible que su carrera dé lugar a numerosos logros futuros”, afirma la investigadora.

Además de este último desarrollo, el trabajo realizado por Esquivel en el grupo de Microceldas de Combustible del IMB-CSIC y sus colaboraciones con el centro Helmholtz de Berlín y el  CITEDEQ de México -donde ha utilizado materiales alternativos al silicio que reducen el coste y el tamaño de estos dispositivos- ha dado lugar a varias patentes y publicaciones en revistas de alto impacto.

Este año, Esquivel ha realizado el curso de administración de empresas ‘From University to Business’ en la UAB con el objetivo de fundar una compañía que convierta sus resultados experimentales en productos comerciales. “Es el reto que marcará mi carrera en los próximos años”, afirma el joven.

En particular, su intención es desarrollar una plataforma universal, flexible y personalizable cuyas posibles aplicaciones serían, entre otras, el análisis de fluidos biológicos para detectar infecciones, insuficiencias y patologías. “No queremos competir con grupos con soluciones más sofisticadas en sistemas de detección, sino ofrecer la oportunidad de integrar estos métodos en una plataforma eficiente y fácil de usar que de verdad pueda llegar al mercado “, concluye el joven investigador. -Elena Zafra

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