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¿ES LA NARIZ EL MEJOR SENSOR QUÍMICO DEL OLOR?

El olfato es el más antiguo de los sentidos, presente en la mayoría de los organismos vivos primitivos y a lo largo de la evolución, ha tenido un papel crucial en el desarrollo y supervivencia de las especies.

Nuestra comprensión de los mecanismos químicos para la detección de olores en nuestra nariz ha avanzado enormemente desde el trabajo publicado por Richard Axel y Linda B. Buck (premio Nobel de Medicina y Fisiología en 2004), donde describen una gran familia, de alrededor de un millar de genes (un tres por ciento de los genes humanos) que dan lugar al desarrollo de un número equivalente de receptores olfativos, situados en las células receptoras olfativas, que ocupan una pequeña zona de la parte superior del epitelio nasal.

Los misterios del olfato giran en torno a la complejidad de un sistema de detección combinatoria y neuro procesamiento, que convierte una entrada física en una imagen mental que llamamos oler.

El olor existe como un continuo en un espacio mental multidimensional, y todo lo que podemos hacer al describir un nuevo olor es relacionarlo con puntos conocidos en ese ‘Espacio de olor’. La clasificación del olor es simplemente un intento de trazar las regiones dentro de ese espacio. Muchas partes del cerebro están involucradas en la conversión del estímulo químico en la nariz en la percepción de olor mental, y algunas de estas regiones del cerebro están fuertemente vinculadas a la memoria y la emoción. Por lo tanto, un olor puede desencadenar recuerdos o influye en los estados emocionales antes de que el sujeto sea consciente de olerlo. En el ser humano, el olfato se ha extendido como una herramienta de supervivencia, brindándonos información acerca de los cambios en el entorno químico.

Cuando como químicos buscamos entender las implicaciones de estos grandes avances en nuestra comprensión del funcionamiento del sistema olfativo, debemos estar preparados para trabajar en las fronteras entre la química, la biología molecular, la neurociencia y la psicología.

Análisis químico del olor

Dado que todos los odorantes deben ser lo suficientemente volátiles como para llegar a los receptores olfatorios en la nariz, está claro que la cromatografía de gases (GC) es el método ideal de separación de componentes en una mezcla compleja que define un olor a estudiar, como un aceite esencial o en el aroma de un alimento. Cuando un GC se acopla con espectrometría de masas (MS) o también espectroscopia de movilidad iónica (IMS), el resultado es una herramienta muy robusta, GC-MS o GC-IMS, para el análisis de mezclas odorantes. Una extensión de la técnica GC-MS es el análisis con headspace. La técnica consiste en extraer aire de una fuente olorosa a través de un filtro que atrapa las sustancias químicas volátiles en el aire. La muestra de aire puede ser una muestra ambiental, por ejemplo, de un bosque o una habitación, o puede ser de una sola flor. La tecnología moderna nos permite ir a lugares previamente inaccesibles lugares como la parte superior de una selva tropical o para muestrear por headspace alrededor de las flores sin la necesidad de cogerlas y llevarlas a un laboratorio.

Otro desarrollo de gran utilidad en el estudio de las mezclas de sustancias odoríferas es el de GC-olfatométrico. En esta técnica, la mezcla odorante pasa a través de un GC, y el efluente de la columna se divide en una parte que va a un detector como el de MS, y la otra parte que pasa a un sistema olfatométrico para detección sensorial del olor. Por lo tanto, un analista entrenado en olfatometria puede realizar un análisis sensorial del olor del compuesto separado en el GC-MS y en simultáneo obtener la caracterización o huella química del olor.

Narices electrónicas

Existe un considerable interés actual en desarrollar detectores de odorantes para reemplazar la nariz humana o canina o equipos grandes de laboratorio como un instrumento GC-MS. Las aplicaciones incluyen monitoreo ambiental, diagnóstico médico, detección de minas explosivas, búsqueda de sobrevivientes o cuerpos en edificios dañados, etc.

Las primeras versiones de narices electrónicas se basaban en una serie de polímeros semiconductores, cuya resistencia cambiaba en presencia de moléculas volátiles absorbidas. Utilizando una matriz de sensores con diferentes sensibilidades, se puede generar una activación patrón y compararla con estándares de referencia. El principio se basa en el mecanismo combinatorio del olfato, pero el número y la diversidad de los sensores que se pueden lograr en la práctica son mucho más pequeños que los de los receptores en la nariz humana.

De todas maneras, aunque la evolución de estos instrumentos representará un gran avance en el análisis del olor, todavía nos quedará llegar al olfato humano como sentido, dado que la percepción del olor en el cerebro implica mucho más que el patrón de activación de un receptor químico.

Dr. Pablo Ramos Martínez
Project head, Sustainability and Environmental Impact en Centro Tecnológico de la Química CTQC / EURECAT
pablo.ramos@ctqc.org