El sentido del olfato biológico es una impresionante obra de ingeniería diseñada por la evolución. En nuestro epitelio olfativo podemos encontrar millones de neuronas sensoriales cuyos cilios se extienden en una película mucosa. En las membranas de esos cilios, las neuronas se especializan en expresar un único tipo de receptor olfativo (OR, por sus siglas en inglés). Los humanos tenemos aproximadamente 400 tipos de receptores olfativos, siendo algunos de ellos muy selectivos a odorantes de alta significación biológica, mientras que otros son más generales y responden a una amplia variedad de compuestos volátiles. Los olores se codifican mediante un patrón de respuesta a lo largo de estos 400 receptores, permitiéndonos discriminar millones de olores diferentes. Los axones de las neuronas que expresan el mismo tipo de receptor olfativo convergen en los glomérulos situados en el bulbo olfatorio y las neuronas principales envían la información al córtex olfativo para el reconocimiento. 

Hace ya cuatro décadas, los pioneros de la olfacción artificial propusieron la gran visión de un sistema biomimético que pudiera emular el sentido del olfato biológico. De esa manera, la combinación de una multiplicidad de sensores químicos de estado sólido y un adecuado procesado del patrón de respuesta mediante técnicas de inteligencia artificial permitía discriminar odorantes. Este concepto ha dado lugar a una rica literatura e importantes aplicaciones prácticas en medioambiente, salud y alimentación. 

Sin embargo, a finales de los años 90 del siglo pasado, ya estaba claro que las narices electrónicas de la época eran muy diferentes al sistema biológico y ofrecían unas prestaciones muy inferiores. Había que explorar nuevos caminos profundizando en la inspiración biológica: tanto el sentido químico como el procesado de la información debían ser semejantes al olfato biológico. En aquel momento, el uso de receptores olfativos como base de biosensores era un sueño. 

Lentamente, pero sin pausa, importantes progresos se han desarrollado en los últimos 20 años. Se han integrado con éxito biosensores basados en las neuronas sensoriales olfativas, pero también se han explorado receptores olfativos expresados en membranas celulares, nanovesículas y, más recientemente, nanodiscos lipídicos. En un camino paralelo, los investigadores desarrollaban modelos de computación neuromórfica inspirados en los circuitos neurales del bulbo olfatorio y córtex olfativo. Otros grupos han demostrado previamente la integración de un número limitado de receptores olfativos de ratón y mosca de la fruta para el reconocimiento de odorantes sobre nanotubos de carbono. 

En cambio, en este trabajo se describe la integración de tres receptores olfativos humanos en nanodiscos sobre una lámina de grafeno y de una sinapsis artificial para la diferenciación de ácidos grasos de cadena corta. 

Los investigadores caracterizan la característica dosis-respuesta de los tres biosensores y demuestran una respuesta diferencial a los ácidos grasos de cadena corta. Los resultados son muy interesantes, si bien dos de los receptores utilizados se muestran muy correlacionados entre sí. Los autores utilizan la respuesta transitoria de los biosensores para el reconocimiento de los ácidos grasos utilizando una red neuronal convencional obteniendo unas tasas de reconocimiento del 90 %. 

Este trabajo es un paso más hacia el sueño de la olfacción artificial: conseguir emular tecnológicamente el sentido del olfato y acercarnos al enigma de la percepción química humana. Sin embargo, aún es necesario aumentar el número de receptores integrados que, por el momento, se limita a unas pocas unidades. Y, sobre todo, para favorecer su uso en la práctica, es necesario alargar el tiempo de vida de estos dispositivos que en la actualidad es típicamente de solo una o dos semanas. En el futuro podemos vislumbrar el uso de prótesis olfativas basadas en estas tecnologías para personas con anosmia, pero para eso aún queda camino por recorrer.