Los colorímetros fotoeléctricos y espectrofotómetros

El aprovechamiento del poder de la luz en el laboratorio

Ficha técnica

Tipo de innovación: Aparato Sistema

Ámbito: Análisis clínicos

Líder de innovación: Grifols i Lucas, Víctor

Año: 1970

Etapa: 1909-1971

Difusión: España

Impacto económico: Alto

Nivel de innovación: Versionador

Patente: No

Relaciones interdisciplinares: -

En el ámbito de la bioquímica, la fotometría consiste en la medición exacta de la absorción o dispersión de los haces de luz en una solución. Esta medición tiene una variedad de aplicaciones posibles, como el análisis bioquímico, el estudio de las reacciones enzimáticas o el aislamiento de las proteínas. A su vez, entre las aplicaciones específicas de la espectrofotometría se encuentra la medición de las concentraciones de bilirrubina, hemoglobina y glucosa en la sangre.

Los primeros fotómetros

Si bien los primeros fotómetros datan de finales del siglo ‎XIX, hasta mediados del XX no estuvieron disponibles de manera generalizada. El primer espectrofotómetro comercial, el Beckman DU, separaba la luz en distintas longitudes de onda mediante un prisma y medía tanto la luz visible como la ultravioleta. Tras su introducción en 1941, se empleó en numerosos proyectos, incluido el que llevaría al desarrollo de la penicilina.

Sin embargo, estos espectrofotómetros eran relativamente caros, por lo que durante los años cincuenta en los análisis de laboratorio de rutina se empleaban colorímetros fotoeléctricos, compuestos por una fuente de luz, una serie de filtros de color, un elemento sensible a la luz que convertía la luz en energía eléctrica, y un microamperímetro que registraba el nivel de energía. Los resultados se interpretaban siguiendo diversos métodos.

“Grifols dio un paso fundamental con la fabricación de los fotocolorímetros y espectrofotómetros de Gri-Cel.”

El primer aparato de Gri-Cel: el fotocolorímetro EEL

En 1951, Gri-Cel empezó a comercializar su primer aparato, el fotocolorímetro EEL. Aunque la empresa no era responsable del diseño, se encargó de fabricarlo y venderlo bajo licencia de una compañía británica, Evans Electroselenium Ltd. Con el propósito de darle el acabado debido, el Dr. Víctor Grifols decidió que la caja de madera imitara el estilo de las cajas de microscopio alemanas de la época, con aristas biseladas, en lugar de las uniones en ángulo recto preferidas por los artesanos españoles de entonces porque requerían menor destreza y maquinaria más sencilla. Sin duda, el instrumento recibió la atención que merecía, pero el amor por el detalle del Dr. Grifols redujo el margen comercial considerablemente. Entre otras características, este dispositivo utilizaba tres filtros y, mediante una célula fotoeléctrica de selenio, transformaba la luz en energía eléctrica que se leía en un microamperímetro. Los resultados se interpretaban por medio de una curva de calibración, un calculador de química clínica o un cálculo de logaritmos.

Los fotocolorímetros E-4 y de la serie F

Gri-Cel dio un paso fundamental en 1960 con la fabricación de su propio fotocolorímetro, el E-4. Este dispositivo científico de vanguardia, que obtuvo el premio DELTA ADI-FAD en 1962, incorporaba una caja diseñada por el jefe de publicidad de la empresa, el Sr. Baqués. El desarrollo subsiguiente de esta línea condujo a la presentación del E7 en los años setenta, al que sucedieron los modelos de la serie F —F2, F5 y F8— entre finales de esa década y principios de la siguiente.

Gri-Cel crea su propio espectrofotómetro

A principios de los sesenta, Gri-Cel logró un avance aún más significativo con la fabricación de su propio espectrofotómetro, el Spectro Spot, diseñado específicamente para medir las pequeñas cantidades de luz absorbidas por una muestra de sangre. A finales de los setenta, empezó a producir un nuevo modelo, el RD50.

Posteriormente, entre 1980 y 1986, Gri-Cel y Dade Grifols se encargaron también de la manufactura del RDJ-55, un sistema modular de automatización de ensayos bioquímicos que constaba de cuatro componentes, a saber: el espectrofotómetro RDJ-55, la impresora RDJ, el sistema de flujo RDJ, y el procesador Calcin-67. Aunque el espectrofotómetro no era un invento de Gri-Cel —ya que se había creado bajo licencia de Helena—, sí lo fueron los tres productos complementarios de este sistema modular, es decir, la impresora, el sistema de flujo, y el computador de reacciones cinéticas que, con un diseño novedoso para Grifols, utilizaba un microprocesador.

Antecedentes

1666 Sir Isaac Newton utiliza el término espectro para describir el fenómeno de la dispersión de la luz.
1800 John Herschel descubre la radiación infrarroja.
1801 Ritter descubre la radiación ultravioleta.
1802 William Hyde Wollaston utiliza por primera vez un espectrómetro.
1807 Thomas Young demuestra la naturaleza ondulatoria de la luz mediante el experimento de la doble rendija.
1808 Étienne-Louis Malus descubre la polarización de la luz por reflexión.
1814 Joseph von Fraunhofer es el primero en estudiar las líneas del espectro solar, y comienza la medición y estudio sistemáticos de su longitud de onda.
1817 Young resuelve el problema de la "polarización por reflexión".
1820 Los astrónomos John Herschel y William Fox Talbot analizan el color de las llamas emitidas por diversas sales químicas, y así dan paso al nacimiento de la espectroscopía de llama.
1834 William Fox Talbot distingue el "rojo de estroncio" y el "rojo de litio" en la primera aplicación de la espectroscopía óptica analítica.
1859 Gustav Kirchhoff y Robert Bunsen desarrollan un protocolo experimental riguroso para estudiar en detalle los espectros de los compuestos químicos, y establecen que los espectros atómicos permiten identificar los elementos individuales, con lo que sientan las bases de la espectroscopía analítica.
1887 Henry A. Rowland revoluciona la espectroscopía experimental con su rejilla cóncava.
1925 G. Scheibe, W. Gerlach y E. Schweitzer llevan a cabo el primer análisis espectral cuantitativo.
1926 G. Hansen construye el primer espectrofotómetro de doble haz de grabación.
1941 Bajo la dirección de Arnold Orville Beckman, químico e inventor estadounidense, los Laboratorios Técnicos nacionales desarrollan y comercializan el espectrofotómetro DU. Su facilidad de uso, precisión y velocidad constituyen las claves de su éxito comercial.
1947 El equipo de Beckman desarrolla modelos adicionales, así como una variedad de accesorios que permitían modificar el DU para efectuar diferentes tareas. Entre los primeros accesorios figuraba una llama acoplada con un fotomultiplicador más potente que permitía al usuario examinar la llama de elementos como el potasio, sodio y cesio.
1950 Las Industrias Beckman desarrollan los espectrofotómetros DR y DK, con doble haz ultravioleta y registro de resultados automatizado.
1972 Warren Lee Butler utiliza un monocromador Cary 14 conectado a una minicomputadora, y de ese modo inicia el uso de la espectroscopia óptica en la investigación biológica.

Bibliografía

  • Avellà, R., & Miquel, B. (Eds.). (2015). Cuando un sueño se cumple. Crónica ilustrada de 75 años de Grifols. Barcelona: Grupo Grifols, S.A.
  • Gri-Cel, S.A. [ca. 1960]. Aparatos científicos. [Folleto comercial]. Barcelona: Gri-Cel, S.A.
  • Gri-Cel, S.A. (1962). Aparatos científicos. [Folleto comercial]. Barcelona: Gri-Cel, S.A., y Grupo American Hospital Supply Corporation.
  • Gri-Cel, S.A. (1962). Fotocolorímetro modelo E-4. [Folleto comercial]. Barcelona: Gri-Cel, S.A.
  • Gri-Cel, S.A. [ca. 1980]. Spectrophotometer RDJ-55. [Folleto comercial]. Barcelona: Gri-Cel, S.A.
  • Dade Grifols, S.A. [ca. 1980]. Sistema RDJ Gri-Cel. [Folleto comercial]. Barcelona: Dade Grifols, S.A.
  • Dade Grifols S.A. [ca. 1980]. Procesador RDJ Calcin-67 Gri-Cel. [Folleto comercial]. Barcelona: Dade Grifols, S.A.
  • Schmidt, W. (2005). Optical Spectroscopy in Chemistry and Life Sciences. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim ISBN 3-527-29911-4
  • Grifols, S.A. (2001). Dedicado a la vida... Barcelona: Probitas Pharma, S.A.