Medir el pH de sustancias nos proporciona pistas vitales sobre el mundo que nos rodea, como identificar agua contaminada o comprobar la toxicidad de productos médicos o cosméticos.
A menudo, sólo se dispone de pequeñas cantidades de muestras, pero es importante controlar la variación del pH en estos minúsculos volúmenes. Por ejemplo, identificar cambios de pH dentro de pequeños volúmenes de líquido de células individuales puede ayudar en la detección del cáncer de ovario.
Sin embargo, los métodos actuales para medir el pH son principalmente para soluciones a granel y no son lo suficientemente sensibles o son demasiado frágiles para medir volúmenes pequeños a escala comercial.
En un estudio reciente publicado en Microchimica Acta , científicos de la Universidad Xi'an Jiaotong-Liverpool, China, han desarrollado un método que supera estos problemas.
El Dr. Qiuchen Dong, que dirigió el estudio, afirma:"Nuestra solución tenía que ser respetuosa con el medio ambiente, duradera y lo suficientemente sensible como para medir con precisión la variación del pH en tan solo unos pocos microlitros de muestras".
Algunos métodos disponibles comercialmente que se utilizan para probar el pH se basan en decisiones subjetivas del ojo humano. Por ejemplo, el uso de tiras de papel que contienen tintes que cambian de color según el pH de la sustancia depende de que las personas comparen el color con una escala. Esto da como resultado una variación significativa en sus respuestas. Algunas personas pueden ver el color como pH 7,5, otras como pH 8, por ejemplo. Por lo tanto, este método no es sensible a pequeños cambios de pH, lo que significa que es más bien una suposición aproximada. Algunos de los tintes utilizados también son tóxicos para las muestras, lo que afectará el pH registrado.
Un método más sensible para medir el pH utiliza electrodos de vidrio extremadamente frágiles, que se rompen fácilmente, por lo que generalmente solo se usan en un laboratorio.
Para resolver estos problemas, el Dr. Dong y su estudiante de posgrado Weiyu Xiao han utilizado materiales y métodos novedosos para crear un sensor de pH sensible pero robusto.
En el nuevo sensor de pH del Dr. Dong y Xiao, las muestras de fluido pasan a través de una serie de pequeños canales (canales de microfluidos) y sobre tres electrodos altamente sensibles hechos de metales y materiales en capas sensibles a la luz.
"Nuestra solución al problema se basa en el desarrollo de canales y electrodos de microfluidos mediante fotolitografía, un método utilizado a menudo en la industria de fabricación de semiconductores".
Estos sensores de pH de microfluidos pueden detectar variaciones menores en la cantidad de protones dentro de una sustancia, lo que define el pH. Esto permite la medición del pH con excelente precisión.
Actualmente, el equipo tiene una patente pendiente para el sensor de pH y está desarrollando colaboraciones con desarrolladores de la industria que integrarán la tecnología en sus equipos de laboratorio.
"El éxito de este estudio se debe al arduo trabajo de mi actual estudiante de doctorado, Weiyu Xiao, quien era estudiante de maestría durante este trabajo. Es muy impresionante ver a un estudiante alcanzar un nivel tan alto en tan poco tiempo. Punto. Ella es un gran modelo a seguir y espero que otros estudiantes se sientan inspirados por lo mucho que ha logrado.
"El trabajo también se debe a mis colegas anteriores, el Dr. Abdennour Abbas de la Universidad de Minnesota y el Dr. Yu Lei de la Universidad de Connecticut, quienes me ayudaron a formular las ideas para este proyecto y muchos otros".
El equipo cree que su nuevo sensor tendrá amplias aplicaciones comerciales, desde ayudar en la detección de cánceres y virus transmitidos por vectores hasta identificar la contaminación en suelos rociados con pesticidas.
Más información: Weiyu Xiao et al, Sensor de pH potenciométrico basado en microfluidos de hidróxido de iridio e hidróxido de cobalto, Microchimica Acta (2023). DOI:10.1007/s00604-023-06035-z
Proporcionado por Xi'an jiaotong-Liverpool University
