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En nuestro grupo de Sensores y Biosensores del Departamento de Química de la UAB
hemos desarrollado una aplicación informática que descodifica la información que
recibe una lengua electrónica, aplicando a las redes neuronales artificiales una
wavelet, función que satisface ciertos requisitos matemáticos y que se utiliza para
representar datos u otras funciones.
Últimamente, en nuestros laboratorios se ha ganado experiencia sobre lenguas
electrónicas. Este nuevo concepto en el mundo de los sensores químicos comporta la
utilización de matrices de sensores que presenten respuesta entrecruzada a diversos
componentes, juntamente con una herramienta de procesamiento informático que ayude
a extraer la información buscada. Esta aproximación se conoce como bioinspirada, ya
que es así como funcionan los sentidos del olfato y el gusto de los animales. A partir de
ella se desarrollan las narices electrónicas, cuando hablamos de análisis de gases, y las
lenguas electrónicas, si hablamos de análisis de soluciones. En la práctica, supone
trasladar la complejidad de la parte química a la parte de procesamiento, que es el que
se abarata cada día. La experiencia acumulada ya ha permitido trabajar con sensores de
tipo potenciométrico, pero también voltamperomètrico, que son aquellos que
proporcionan una onda electroquímica completa de reducción o oxidación y que, por
cada muestra, suministran una cantidad de información importante. El tipo de aplicación
en que se ha trabajado fundamentalmente ha sido la multideterminación de especies
electroactivas, utilizando modelos basados en redes neuronales artificiales (RNA).
En el estudio de estos sistemas, un paso crucial es el preprocesamiento de la
información de partida, es decir los voltamperogrames, para extraer las características
singulares. Esta compactación se ha realizado tradicionalmente con herramientas como
el análisis de componentes principales. El trabajo que hemos realizado es pionero en el
uso de la transformada Wavelet discreta, para reducir y extraer la información antes de
la modelización. La transformada Wavelet es una herramienta matemática
recientemente introducida en el campo de la química. Así, los coeficientes de
descomposición resultantes de la transformación se usan como información de partida
en una RNA que permita predecir la concentración de las especies electroactivas presentes. El caso estudiado es la resolución de mezclas de tres aminoácidos oxidables:
triptófano, cisteína y tirosina. Se han optimizado diferentes detalles de la transformación
Wavelet, consiguiendo la reducción de la información de partida en un factor de 10. El
procedimiento en dos pasos seguido ha sido probado como mucho más eficiente que la
utilización de información reducida a partir del análisis en componentes principales o la
del submuestreo (tomar 1 de cada 10 medidas originales). El interés del trabajo radica
en el establecimiento de protocolos para el trabajo con lenguas electrónicas
voltamperométricas.
Figura 1. Gráfico del proceso descrito.
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