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Los componentes miniaturizados son una realidad que nos acompaña y facilita nuestro día a día de una manera sutil. El ejemplo más claro son los adelantos en la microelectrónica que han permitido el desarrollo, tanto de la electrónica de consumo como de las nuevas tecnologías de la información. Esta tendencia, sin embargo, también se ha hecho patente en otras áreas del conocimiento, como son la biología, la medicina o la química. En el campo de la química, y sobre todo a partir de los años 90, se ha realizado un gran esfuerzo científico para obtener dispositivos a microescala que nos permitan llevar a cabo el análisis de ciertos parámetros de interés, como por ejemplo sustancias contaminantes del medio ambiente. El uso de micro-analizadores aporta un gran número de ventajas, como son la facilidad de producción a gran escalera (con el consecuente abaratamiento de costes), bajo consumo de reactivos empleados, bajo volumen de residuos generados (debido a las pequeñas dimensiones de los dispositivos), tiempos de análisis cortos, así como la portabilidad, que permite al usuario realizar análisis in-situ a lugares donde difícilmente se podría colocar un equipo de grandes dimensiones y obtener la información en tiempo real.

Son diversas las técnicas y los materiales empleados para llevar a cabo la miniaturización de sistemas de análisis químico. El silicio y el vidrio han sido, sin duda, los materiales más empleados para esta finalidad, no sólo debido a sus adecuadas propiedades físico-químicas, sino también al alto grado de desarrollo que han logrado sus tecnologías asociadas. En los últimos tiempos, sin embargo, los polímeros han tomado el relevo como material para la microfabricación, debido, especialmente, a su bajo coste.

Para superar determinadas carencias, halladas tanto en los materiales clásicos como en las tecnologías asociadas, nuestro grupo de investigación ha apostado por el uso de una tecnología alternativa denominada LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) o de cerámicas verdes. El uso de estos materiales nos aporta una gran versatilidad a la hora de diseñar y construir los analizadores miniaturizados. En primer lugar, los dispositivos se pueden fabricar sin necesidad de trabajar en condiciones de laboratorio estrictamente controladas, como por ejemplo salas blancas, o con personal altamente cualificado. Se pueden emplear tanto microfresadores como equipos láser y el proceso de prototipado es muy corto. Adicionalmente, el laminado multicapa permite diseñar con mucha facilidad dispositivos con complejas estructuras tridimensionales. Esto simplifica extraordinariamente la miniaturización e integración de las diferentes etapas de pretratamiento de muestra (mezcla de reactivos, separación, preconcentración, etc), que son necesarias para llevar a cabo algunos análisis, así como la integración monolítica de los sistemas de detección.

En nuestro grupo de investigación hemos establecido una nueva metodología general de fabricación de sistemas de análisis miniaturizados que hemos aplicado, en colaboración con la empresa ADASA Sistemas, al diseño de microanalizadores medioambientales para el control de la calidad del agua, tanto de ríos como de redes de distribución de agua potable. Gracias a su versatilidad, la nueva metodología de fabricación ha permitido integrar diferentes tipos de detectores, como por ejemplo electroquímicos (potenciométricos y amperométricos) u ópticos (espectrofotométricos y luminiscentes). Así, se han construido microanalizadores para parámetros como los iones amonio, nitrato, nitrito y fosfato, que son clave para la monitorización de los procesos de eutrofización. Este es un grave problema medioambiental que afecta a la calidad de las aguas de lagos y embalses, donde habitualmente se extrae el agua para el consumo humano.

En la actualidad, y empleando esta tecnología, se están desarrollando también nuevos dispositivos para la determinación de microcontaminates orgánicos persistentes.

Otra línea de trabajo, ya muy adelantada, está dirigida a la miniaturización e integración monolítica, junto con la parte química, de toda la electrónica de control y adquisición de las señales generadas por los detectores. El objetivo final es la obtención de microanalizadores automáticos de bajo coste y consumo energético que puedan operar de forma autónoma integrados en estaciones automáticas de alerta de la calidad del agua tanto fijas como móviles.