Observatorio Tecnológico de Hidalgo

Category: Ciencia

Integran tecnologías de la ingeniería en el desarrollo prótesis faciales

Hasta el momento, investigador de la UASLP ha implantado una de oreja, mas trabaja en prototipos de nariz, ojos, labios y fragmentos de mejilla.

Los nuevos procesos de diseño y manufactura propios de la ingeniería han empezado a aplicarse en el desarrollo de equipo médico, cirugía y prótesis. A este último campo, le apostó un investigador de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP), quien desde hace siete años trabaja en un proyecto que busca ofrecer una solución a las personas con deformidades faciales.

“El objetivo es restaurar la apariencia normal en el menor tiempo posible y, en este sentido, el uso de prótesis brinda una rehabilitación natural al paciente“, refiere el doctor en ingeniería mecánica Hugo Iván Medellín Castillo, coordinador de Investigación de la Facultad de Ingeniería de la UASLP.

Resalta que tienen un caso de estudio que contempla la fabricación y el implante exitoso de una prótesis de oreja, procedimiento con el cual han demostrado la tecnología y la metodología con la que trabajan son cien por ciento funcionales y están listas para ser transferidas. Asimismo, trabajan en prototipos de nariz, ojos, labios y fragmentos de mejilla.

“Adaptamos nuestra metodología, comúnmente aplicada al área de ingeniería mecánica, al área médica y el proceso no implicó mucho cambio, pues incluye tecnologías tridimensionales de escaneo, sistemas de impresión, software y modelado, así como manufactura rápida e ingeniería inversa (útil para obtener información o un diseño a partir de una estructura)“, detalla el doctor Medellín Castillo.

El ingeniero explica que el procedimiento inicia con un escaneo tridimensional de la zona donde se requiere el implante; a partir del mismo se hace una reconstrucción anatómica con la forma y las dimensiones exactas y luego se procede al diseño con un software de diseño conocido como CAD. “Este punto es muy importante porque hay prótesis faciales comerciales que se manufacturan en medidas estándar y no se adaptan a todos los pacientes”.

Una vez que el diseño está validado, se fabrica un prototipo mediante impresión tridimensional con el objetivo de probar si se adapta bien a la persona. El siguiente paso es la manufactura final de la prótesis en silicón, se pigmenta con colorantes especiales en el tono de piel del paciente y se pega con adhesivo de grado médico.

“Para la implantación del dispositivo anatómico trabajamos directamente con la Facultad de Estomatología de la UASLP y ésta con el Hospital Central, que es de los más grandes en San Luis Potosí“.

Cabe destacar que en la actualidad las prótesis auriculares se elaboran de forma artesanal. Primero, se toma la impresión de la oreja sana del paciente para obtener el modelo maestro de trabajo que es usado como guía para manualmente modelar y dar forma a un modelo en cera de la estructura faltante, utilizando las habilidades y experiencia del cirujano plástico.

Una vez que se tiene el modelo en cera se realiza el proceso conocido como “cera perdida” para obtener el molde. El siguiente paso consiste en la caracterización del silicón grado médico para que tenga la misma tonalidad de la piel del paciente, se coloca en el molde y se somete a un proceso de vulcanizado para obtener la prótesis final.

Aunque la técnica artesanal convencional es capaz de capturar la oreja sana del paciente, tiene algunas desventajas, entre las que destaca el hecho de que la exactitud y calidad de la prótesis estará comprometida y dependerá del tiempo y habilidad del cirujano.

“Las ventajas de usar tecnologías de la ingeniería en el diseño y fabricación de prótesis auriculares incluyen una mayor calidad, una mejor precisión geométrica y acabado de la prótesis. Sin embargo, una de las desventajas es que requiere un grupo multidisciplinario de trabajo con conocimientos en el área médica, y en el área de la ingeniería. Adicionalmente se necesitan equipos especiales como el escáner 3D, impresora 3D, así como el software de diseño asistido por computadora“, apunta el doctor Medellín Castillo.

La integración de la ingeniería en la medicina permite mejorar la calidad y precisión de las prótesis faciales, pero con un tiempo y costo más elevado debido a los equipos y grupo de trabajo requeridos. No obstante, podrán reducirse en la medida en que la ingeniería sea más común en la medicina y los costos de los equipos disminuyan.

25 September, 2015
Hombre parapléjico logra caminar gracias a un bypass neuronal (utilizan la realidad virtual)

Mediante un casco y un dispositivo Bluetooth conectado a un sensor en las rodillas del paciente, los investigadores lograron que un joven de 26 años pudiera caminar luego de 5 años.

Luego de permanecer en estado de paraplejia por cinco años, un joven de 26 años que sufrió un accidente en motocicleta pudo volver a caminar gracias a un procedimiento denominado como “bypass neuronal”, logrando transmitir señales desde el cerebro hasta unos electrodos puestos en sus rodillas.

El joven, que no podía movilizar sus extremidades inferiores, pudo caminar por a lo largo de un pasillo de 3,6 metros usando un arnés que le impidió caer.

De acuerdo al Dr. An Do, de la Universidad de California Irvine, el procedimiento evita que las señales pasen por la médula espinal rota.

“Incluso después de años de parálisis cerebral todavía puede generar ondas cerebrales robustas que pueden ser usadas para lograr una caminata básica”, aseguró el especialista. “Este sistema no invasivo permite la estimulación muscular de la pierna. Es un método prometedor y es una adelanto de nuestros sistemas cerebrales actuales que utilizan la realidad virtual o un exoesqueleto robótico”.

Si bien, el paciente tendrá que pasar bastante tiempo para poder tener la movilidad que tenía antes del accidente, el hecho de ser capaz de caminar es un logro importante. Los nervios de la médula espinal son incapaces de regenerarse y si se cortan, por lo general provocan una parálisis para toda la vida de forma irreversible.

“Esperamos que un implante logre un mayor nivel de control de la prótesisporque las ondas cerebrales se registran con una mayor calidad”, aseguro el Dr. Zoran Nenadic, coautor del estudio, al medio Stuff.co.nz.

Para lograr que el paciente diera sus primeros pasos, los investigadores le enseñaron a controlar su cerebro a través de realidad virtual, algo que les podrá recordar a la película Avatar. Posteriormente, pudo mover sus piernas en el aire, a 5 centímetros del suelo hasta poder dar sus nuevos primeros pasos, todo gracias a un sistema Bluetooth para transmitir señales de electroencefalograma (EGG) desde un casco usado por el paciente.

Para conocer más detalles de la investigación pueden acceder al artículo en la revista Journal of Neuroengineeering and Rehabilitation.

24 September, 2015
Construyen un puente en suspensión usando drones

El uso de cuadracópteros podría servir en un futuro próximo para el desarrollo de construcciones complejas.

Un equipo de investigadores del Swiss Federal Institute of Technology (ETH) compuesto por Federico Augugliaro, Ammar Mirjan, Fabio Gramazio, Matthias Kohler, y Raffaello D’Andrea, realizó una singular hazaña utilizando drones:Crearon un puente colgante entre dos andamios, lo suficientemente fuerte para que una persona pudiera cruzar de un lado a otro.

La investigación buscaba visualizar la potencialidad de estos robots aéreos en la construcción teniendo como base su agilidad y flexibilidad en el vuelo, indica Wired. Si bien en la actualidad los drones están limitados para levantar carga, en un futuro podrán cargar elementos de mayor volumen y servir a la construcción para tareas que requieren un esfuerzo mayor o que son muy costosas.

“El puente de cuerda como una vitrina, demuestra por primera vez que las máquinas pequeñas son capaces de realizar estructuras de carga en gran escala, de forma autónoma, y persiguiendo escenarios del mundo real”, aseguran los investigadores en el sitio oficial del ETH.

En total, los drones lograron terminar un puente de 7,4 metros de largo con capacidad para soportar 1.300 kg, donde pudo cruzar una persona de forma segura. Anteriormente, científicos del mismo instituto construyeron un rascacielos de 600 metros a una escala de 6 metros en una demostración en el FRAC Centre en Orleans, Francia.

23 September, 2015
Trabajan en dispositivo para detectar diabetes con la saliva

El dispositivo presentará resultados inmediatos y será usado para diagnóstico de poblaciones de escasos recursos.

Un dispositivo que detecta en la saliva un indicador biológico de un posible riesgo de diabetes tipo II es el desarrollo de un equipo tecnológico y científico del Tec de Monterrey en colaboración con la Universidad de Houston. Lo que hace peculiar a esta creación es queserá adaptable al teléfono celular y arrojará el resultado en unos cuantos segundos, además de que se evitará el molesto uso de agujas.

En otras palabras, se trata de un cartucho adaptable al teléfono móvil que registrará la presencia de un compuesto presente en la saliva y lo hará visible si hubiera diabetes. “Es tan simple como las pruebas de embarazo, donde el marcador específico se hace notorio en unos cuantos segundos”, explica el coordinador del proyecto, el doctor Marco Antonio Rito Palomares, director del Centro de Biotecnología FEMSA del Tec de Monterrey.

El proyecto se contempla a concluir en dos años; la primera fase, la de concepto, planteó identificar marcadores aprobados por la comunidad científica que se asocien a la presencia de diabetes, y se localizó un biomarcador de diabetes presente en la sangre pero también en la saliva, lo cual resulta conveniente para la toma de muestras y que éstas no sean invasivas. Lo siguiente fue determinar la metodología que fuera fácil de implementar en un teléfono celular.

“Se definió tener un dispositivo en el cual, con una muestra de saliva, identificáramos el biomarcador, entonces había que hacerlo fluorescente o que despidiera luz para que a través de un dispositivo como la cámara de un celular se pudiera ver“, detalla el doctor Rito Palomares.

El trabajo multidisciplinario conjuntó científicos expertos en tecnología enzimática para hacer visible este marcador y emplear un proceso analítico; asimismo, se integró a tecnólogos para desarrollar un micro dispositivo que se pueda integrar a un teléfono celular y donde se pueda colocar una muestra de saliva que muestre el resultado a través de un software.

La segunda fase, en la que actualmente se encuentra el proceso, es el desarrollo del prototipo que permita tomar muestras de pacientes voluntarios, en colaboración con la Escuela de Medicina del Tec de Monterrey.

El director del Centro de Biotecnología FEMSA hace mención de que se consideró utilizar la cámara del celular para detectar el marcador en saliva, pues la resolución es cada vez mejor. Posteriormente se consideró hacerlo visible a través de una reacción enzimática donde el biomarcador sea fluorescente o emita una luz identificable ante el resto de los compuestos mediante una estrategia se ha utilizado en otras áreas de la tecnología aplicada a la biología.

La tercera fase, y que fue el principal motivador del proyecto, pretende llevar el dispositivo a regiones o zonas muy lejanas o aisladas para diagnosticar a los pobladores que tendrían pocas posibilidades de realizarlo por su cuenta.

“Si bien la idea es hacer la vida más sencilla al paciente, también es llevar la atención a la salud al sitio donde vive la población de escasos recursos, donde se realice la detección oportuna antes de que el tiempo pueda llevar a más problemas y permita tomar acciones que prevengan altos costos al gobierno o a la misma población“, añadió el doctor del Tec de Monterrey.

Como parte de la fase concluyente del desarrollo se buscará a quien pueda interesarse en su fabricación masiva.

18 September, 2015
Un joven de 17 años de edad inventó una ingeniosa manera de detener el sangrado al instante

Imagine esto: Usted está chorreando sangre. Nada parece hacer que se detenga. A continuación se aplica un gel a la herida, y la hemorragia se detiene en cuestión de segundos. Estás curado en minutos.

Esta es la premisa de VetiGel, un polímero a base de algas creado por Joe Landolina – un joven de 22 años de edad, quien inventó el producto, cuando tenía sólo 17 años.

Landolina ahora es el cofundador y consejero delegado de Suneris, una compañía de biotecnología que fabrica el gel. Suneris anunció la semana pasada que comenzaría a enviar VetiGel a los veterinarios a finales de este verano. Los seres humanos no estarán muy lejos.

Cuando se inyecta en un sitio de la herida, el gel puede formar un coágulo en 12 segundos y curar la herida de forma permanente dentro de minutos, dice Landolina.

La ciencia que hace que todo esto sea posible es sorprendentemente básico.

Cada lote de gel comienza como algas, que se compone de pequeños polímeros individuales. Si se rompe aquellos polímeros en partes aún más pequeñas “, algo así como bloques de Lego,” Landolina dice, puede ponerlos en el gel e inyectar el gel en un sitio de la herida.

Una vez que llegue al tejido dañado, ya sea abierta de la piel o de un órgano blando biopsia – hígados, riñones, bazos – el gel se forma inmediatamente una estructura en forma de malla.

“Lo que esto significa, por una parte, es que el gel hará un adhesivo muy fuerte que mantiene la herida “, dice Landolina. “Pero por otro lado, que los actos de malla como un andamio para ayudar al cuerpo a producir fibrina en la superficie de la herida.”

La fibrina ayuda a reparar los tejidos en el largo plazo. Es lo que permite VetiGel no sólo para trabajar rápidamente en fugas de sellado, pero para realmente curar la piel. A los pocos minutos de su aplicación, el gel se puede eliminar de forma segura.

15 September, 2015
Aristo, la computadora que podría tener el “cerebro” de un niño de primaria
Sus creadores buscan que la computadora resuelva exámenes de ciencia de cuarto de primaria.

Investigadores del Instituto Allen de Inteligencia Artificial están desarrollando una computadora con la inteligencia suficiente para poder responder exámenes de ciencia de primaria, con preguntas como “¿Cuándo es la época cuando más grueso tiene el pelaje un conejo?”. La computadora, llamada Aristo, sabe que es en invierno porque en su conocimiento sabe que un oso tiene el pelaje más grueso en esa época y también sabe que los conejos, como los osos, son mamíferos.

El objetivo de este proyecto es desarrollar un sistema de inteligencia artificial (IA) con sentido común. Así, el CEO del Instituto Allen, Oren Etzioni, considera que la mejor manera de aspirar a este logro es a partir de medidas como los exámenes estandarizados que se le hacen a los alumnos de primaria en las escuelas (en este caso, las de Estados Unidos) y dice: “Podemos colocar nuestro entendimiento de los progresos de la IA sobre una base objetiva”.

En este momento, Aristo todavía no se acerca a la “inteligencia” de un niño de cuarto de primaria. En un examen estandarizado de ciencias, Aristo no alcanza el 65% de todos los reactivos, sólo logra el 63%. En el caso de las preguntas de opción múltiple (dos terceras partes del examen), responde acertadamente el 75%, mientras que las de diagramas sólo acierta en el 45% . El software usa algoritmos de razonamiento que sacan conocimiento de guías de estudio y el Internet.

Los investigadores consideran que con sólo una pizca de sentido común sería un gran paso. Y no son los únicos investigadores que creen que la manera es a partir de medidores de inteligencia que se aplican a los humanos, como un examen de ciencia. Algunos de ellos son los desarrolladores de IA de Facebook, quienes buscan que sus asistentes artificiales sean capaces de mantener una conversación.

Ernest Davis, investigador de Universidad de Nueva York, considera lo mismo que Etzioni y Facebook. Sin embargo, no cree que exámenes de ciencia sea lo indicado. Davis dice que lo que es difícil para los niños no es necesariamente difícil para las máquinas, puesto que los humanos tienen una capacidad más alta de entender las cosas.

Una alternativa que propone Davis es hacer exámenes adecuados a computadoras, y no a niños. Por ejemplo, una pregunta que parece fácil para nosotros, pero que pone en prueba el sentido común sería:

La vaca preferida de Sally murió ayer. La vaca probablemente estará viva de nuevo:
- mañana
- dentro de una semana
- dentro de un año
- dentro de varios años
- la vaca nunca volverá a estar viva
Ante ésto, Etzioni considera que, aunque los exámenes de ciencia no miden el sentido común, se requiere de él en un modo muy implícito para resolverlos, pues hay que interpretar las preguntas y sus respuestas. Ya veremos qué pasa con Aristo, quien se pondrá a prueba en una competición del Instituto Allen en las instalaciones de una página de ciencia de datos llamada Kaggle.
11 September, 2015
Científica de Chile descubrió proteína que sería clave en el proceso de la resistencia a la insulina

La enzima de nombre NOX 2 estaría implicada en procesos de oxidación que ayudarían a desarrollarla.

La científica chilena Dra. Alejandra Espinosa, miembro del proyecto Nemesis, descubrió una proteína que influye en el mecanismo del desarrollo de la resistencia a la insulina, el mal que es uno de los primeros pasos para contraer la enfermedad conocida como diabetes tipo 2.

La enzima NOX 2 es determinante en etapas preliminares de la resistencia a la insulina que contribuye a que la hormona no puede funcionar de manera correcta. Así lo describe la doctora a la publicación BioBioChile:

Hemos observado que en estadios tempranos de resistencia a la insulina, NOX 2 se sobreexpresa al interior del músculo, produciendo muchas especies oxidantes, como peróxido de hidrógeno. Esto a su vez, contribuye a que el mecanismo de la insulina no funcione adecuadamente. Por esta razón, nuestro foco es proponer terapias para detener este proceso.

Además la científica reveló que su equipo está trabajando en pruebas de una sustancia de nombre ‘apocinina’ que parece inhibir los procesos de oxidación que intervienen en el desarrollo de la resistencia como tal.

Si bien este descubrimiento puede ser clave para la prevención de la diabetes tipo 2 la investigadora reconoce que existe una relación directa entre la resistencia a la insulina y la obesidad. Esto conllevaría enfocar los esfuerzos de salud pública hacia campañas de prevención de la obesidad.

La prevalencia mundial de diabetes (tipo 1 y tipo 2) fue del 9% a nivel mundial en mayores de 18 años tan solo en el 2014.

11 September, 2015
Descubren un veneno de avispa que mata células cancerosas

El extraño aliado contra el cáncer sólo afecta a las células enfermas y pasa por alto las sanas.

La paulistinha (Polybia paulista), una avispa brasileña, es famosa en esos lares por su dolorosa picadura, sin embargo un nuevo estudio científico reveló que su veneno podría ayudar a combatir el cáncer.

De acuerdo con la investigación de Paul Beales, profesor de la Universidad de Leeds, Inglaterra, y João Ruggiero Neto, de la Universidad Estatal de Sao Paulo, Brasil, el veneno de la avispa contiene un péptido (MP1) con una extraordinariamente potente acción antibacteriana.

Inicialmente se pensó que el MP1 podría ayudar a superar la creciente resistencia a los antibióticos que experimentan los pacientes con cáncer. Pero la nueva investigación demuestra que también ataca a las células cancerosas (sólo de algunos tipos de cáncer) y distingue entre células tumorales y sanas, no afectando a las segundas.

Los investigadores usaron tres modelos de membranas celulares para comprobar su teoría. Vieron que el péptido sintetizado del veneno de la avispa se unía sólo a las células tumorales.

“Gracias a esta investigación, en un futuro se podría vivir una revolución en las terapias contra el cáncer, trayendo consigo una nueva y completa clase de fármacos anticáncer”, indicó Paul Beales.

De acuerdo con el estudio, el veneno sintetizado de la paulistinha podría ser un gran aliado en tratamientos de “ofensivas múltiples”, es decir apoyando a otros fármacos. La siguiente fase de la investigación seguirá siendo en laboratorio, de ser exitosa en un futuro comenzarán a probar el uso de la MP1 en animales.

10 September, 2015
El purificador de aire más grande del mundo recolecta smog para crear joyería

Cada anillo comprime el carbón contenido en mil metros cúbicos de cielo contaminado.

Tres años, fue lo que tomó concebir el diseño del purificador de aire más grande del mundo, como parte del llamativo proyecto Smog Free Project. Pero hay algo asombroso aquí, con sus poco más de 7 metros de altura este artefacto no sólo limpiaría el aire, sino que además transformaría las partículas de carbono que recolecta en bellas piezas de joyería.

Si recolectas el smog contenido en mil metros cúbicos encontrarás material más que suficiente para hacer un bello anillo, después de todo los diamantes no son más que fragmentos de carbono sometido a altas presiones; ese es el principio del que partió el artista holandés Daan Roosegaarde para idear esta torre que viene a combinar dos actividades no muy armónicas en el mundo actual: el cuidado del medio ambiente y la joyería.

Según reportan los chicos de Gizmodo, la idea del Smog Free Projecty su enorme torre purificadora se le habría ocurrido al artista luego de una visita a Beijing, China, donde tuvo oportunidad de observar una muestra de la polución del aire en dicha ciudad, encontrando en ella pequeñas partículas de carbón, el elemento medular para generar las joyas.

El funcionamiento del primer prototipo de la torre purificadora, operada con 1,400 watts de energía sustentable, se basa en la tecnología que utilizan los sistemas de limpieza de hospitales modernos, en donde atraen partículas de polución mediante la aplicación de electricidad estática, a gran escala en este caso.

La recolección de smog es eficiente, pero la producción de joyería todavía no, ya que Roosegaarde no ha sido capaz de crear diamantes perfectos, ni nada que se le acerque a partir de las partículas recolectadas, en razón de las limitantes tecnológicas actuales, de modo que el artista sólo ha podido crear anillos cuadrados con un cubo de partículas de carbón comprimidas a su interior.

Daan Roosegaarde no es una persona desconocida para la comunidadBetazeta, este artista forma parte de esta nueva generación de individuos que buscan llevar la experiencia urbana al siguiente nivel, logrando proyectos de innovación peculiares, donde los resultados parecen casi inconcebibles.

Este enorme purificador de aire forma parte del ambicioso y complejo proyecto Smog Free Project, que ha iniciado su búsqueda de financiamiento a través de Kickstarter, falta una semana para cumplirse la fecha límite y ya han logrado su meta, por lo que será posible ver estas torres dentro de poco.

9 September, 2015
Pollos modificados genéticamente podrían ser clave para evitar la propagación de la gripe aviar

Científicos británicos han logrado crear pollos modificados genéticamente para retardar el efecto de la infección conocida como gripe aviar e incluso previene que el virus responsable de esta enfermedad se replique. Este hito podría ser un elemento fundamental para combatir este mal que provocó el sacrificio de 48 millones de pavos y pollos en Estados Unidos en los últimos 10 meses.

El mecanismo de acción que los investigadores diseñaron implica el inyectar genes ‘señuelo’ en células de la yema de un huevo. El resultado posterior es un pollo cargado con estos genes el cual tendrá la posibilidad de heredar a su descendencia. En el momento en el que el virus entra en contacto con el ave, éste replica los genes señuelo y se inhibe su capacidad de reproducción.

Para poder diferenciar los pollos modificados los genetistas les otorgaron la característica de poder brillar cuando son expuestos a la luz ultravioleta, como se observa en la imagen.

Esta investigación, apoyada por el gobierno del Reino Unido y productores avícolas locales, es el primer paso de un camino largo para la venta de estas aves al consumidor final. Si bien se ha comprobado la inocuidad de estos pollos, el consumo de animales modificados genéticamente es un tema rodeado de polémica. En el artículo de Reuters se destaca que una especie de salmón modificada genéticamente lleva 20 años tratando de ser aprobada por la Food and Drugs Administration en los Estados Unidos a pesar de tener todos los estándares de salud para su venta.

8 September, 2015