BIOCNOSE: Microencapsulación de biocidas naturales para calzado y su caracterización mediante sistemas olfativos electrónicos

Fecha Fin

31 de diciembre de 2011

Entidades Financiadoras

Este proyecto está financiado por el Instituto de la Pequeña y Mediana Industria de la Generalitat Valenciana (IMPIVA) y por la Unión Europea a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), dentro del Programa Proyectos en Colaboración para Institutos Tecnologicos de la Red IMPIVA para el ejercicio 2010, con número de expediente IMIDIC/2010/189 y en 2011, con número de expediente IMDECA/2011/76

Descripción

Biocnose es un proyecto de I+D a dos años, en colaboración con el Instituto Tecnológico del Calzado (INESCOP). El proyecto propone la microencapsulación de aceites esenciales con propiedades antimicrobianas, fungicidas y antisépticas, utilizados habitualmente en cosméticos para el cuidado del pie,  para que su incorporación en diferentes componentes del calzado contribuya al cuidado del pie. El Instituto Tecnológico de Informática (ITI) pretende en el marco de su participación, la estimación automática de la percepción olfativa humana en los biocidas microencapsulados en calzado, así como la evaluación de viabilidad de los sensores electrónicos olfativos, denominados “narices electrónicas” para esta misma tarea, y también para su uso en el control de calidad cualitativo y cuantitativo que se realiza para medir la efectividad de estos biocidas.

La microencapsulación es una técnica con una fuerte implantación en diversos ámbitos como el farmacéutico o alimentario, y una tecnología emergente en el sector calzado, cuya introducción en el futuro próximo supondrá la apertura de nuevas oportunidades para la obtención de nuevos materiales con amplias posibilidades funcionales. Dadas las propiedades de estos aceites esenciales, las microcápsulas obtenidas tendrán un efecto biocida de liberación lenta, es decir, la sustancia será liberada a medida que se produzca la ruptura de la membrana de las microcápsulas durante el uso del zapato.

La caracterización cualitativa y cuantitativa de compuestos aromáticos volátiles emitidos por la sustancias aromáticas es de gran importancia en la caracterización de dichos compuestos. Actualmente, esta caracterización se realiza mediante técnicas analíticas (GC, GC-MS, HPLC, etc) y/o paneles sensoriales (oledores). Sin embargo, algunas de estas técnicas son caras, lentas y no proporcionan un resultado inmediato. En este sentido, los sistemas olfativos electrónicos denominados “narices electrónicas” podrían constituir técnicas prometedoras en el desarrollo de test rápidos y más baratos para el control de calidad de sustancias aromáticas de aplicación en diferentes sectores industriales.

Además las técnicas analíticas se utilizan de alternativa a los paneles sensoriales (oledores humanos). El ITI propone en este proyecto algo que es más interesante para el mercado y los usuarios: estimar percepciones olfativas humanas. Para ello propone combinar ambas técnicas (medidas analíticas en laboratorio con catas de olfatos humanos), para generar un modelo integrado en un dispositivo que estime automáticamente la percepción que tendría un humano sobre una muestra. Solo durante el entrenamiento del dispositivo sería necesaria la participación de usuarios catadores, después, cuando el dispositivo estuviera entrenado, éste sería capaz de estimar la percepción humana automáticamente sin la colaboración de usuarios humanos.

Esta técnica podría ser utilizada también en el futuro para realizar un seguimiento de la cinética de liberación del compuesto aromático microencapsulado en el calzado durante el tiempo de uso, para detectar el fin de la vida útil del mismo, o para evaluar la actividad biocida de los aceites esenciales microencapsulados.

Objetivos

El objetivo del ITI en este proyecto es estimar percepciones olfativas humanas. Además se estudiaría la viabilidad, en el segundo año, del uso de narices electrónicas para esta tarea que, durante el primer año se realizará con medidas analíticas de laboratorio. También se evaluará la viabilidad de las narices electrónicas en el control de calidad cualitativo y cuantitativo de los aceites esenciales microencapsulados integrados en calzado.

Nuestro objetivo es proporcionar una estimación de la sensación olfativa de un ser humano, expresada en una o más dimensiones a determinar, a partir de los datos de salida de un sensor (analítico o de los denominados "nariz electrónica") en una tarea de control de la eficacia de aceites esenciales microencapsulados incorporados en diferentes componentes del calzado a lo largo de la vida útil de éste.

Contando con un banco de usuarios catadores que evalúen las muestras dentro de un universo semántico que se defina (tipos de sensaciones) puede inferirse con las variables físicas de los biocidas (obetnidas mediante métodos analíticos o con una nariz electrónica) cuál sería la percepción olfativa humana de otras muestras nuevas sin la intervención de humanos. Para conseguirlo, las valoraciones subjetivas de las baterías de tests que completen los usuarios, se tendrían que utilizar como entrada un estimador, que se desarrollará el ITI, junto con las señales de los sensores de las variables físicas (dispositivos de laboratorio o de la nariz electrónica) para crear un modelo permita más tarde realizar una estimación de la clasificación las muestras sin la intervención de los usuarios.

Se trata de desarrollar un sistema de Reconocimiento de Formas (Pattern Recognition) mediante Aprendizaje Automático (Machine Learning) que se entrenará con los valores de salida del sensor o sensores que componen la nariz electrónica seleccionada (Ve, vectores de entrada del sistema de reconocimiento, de n componentes, referidas a las diversas mediciones proporcionadas por estos sensores) y los valores de supervisión (Vs, variables a predecir en fase de funcionamiento) que se obtendrán a partir de paneles de usuarios y/o expertos, que proporcionarán la valoración de una o más dimensiones perceptivas (por ejemplo, las tres dimensiones: [desagradable-agradable, suave-intenso, natural-artificial]).