Ingeniería Biomédica

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Diseño y construcción de prototipo de grúa para manipulación y transporte de pacientes con disfunciones motrices totales o parciales.

Duque Puerta, Gabriel | 2004

RESUMEN: El sistema de salud del pueblo colombiano, no posee la capacidad adquisitiva con la que cuentan muchos países americanos y europeos, es por eso que los profesionales que intervienen en el desarrollo de tecnologías de diagnóstico, tratamiento y asistencia en esta área a nivel nacional, deben tomar conciencia de las reales necesidades del medio, y diseñar herramientas tecnológicas aptas para las características de los usuarios del sector. La adaptación y apropiación de tecnología es un método que permite utilizar y modificar lo que brinda el mercado externo, haciendo que se disminuyan los costos por producción y trasporte, y el empleo de materiales y equipos nacionales. La grúa para manipular y transportar personas con algún tipo de incapacidad motriz, es un buen ejemplo de esta adaptación y apropiación, la cual es una herramienta de apoyo para el personal de asistencia (enfermeras, fisiatras y fisioterapeutas) que les ayudará en el proceso de levantamiento y traslado, disminuyendo a futuro, el índices de lesiones osteomusculares por el sobreesfuerzo generado en el trabajo con el paciente. Su sistema de acción es totalmente mecánico, aplicada por un gato hidráulico que permite un levantamiento (máximo 2,2m desde el suelo hasta el vértice del gancho) y descenso (1,0m desde el suelo hasta el vértice del gancho) de manera segura, confortable y suave, con una capacidad máxima de 150 Kg, fabricada con materiales nacionales y a un costo accesible para los potenciales usuarios del sector salud.

Esferas basadas en alginato, gelatina y polivinil alcohol con potencial aplicación en el cultivo de condrocitos

Echeverri Cuartas, Claudia Elena | 2021

RESUMEN: La ingeniería de tejido cartilaginoso ha tomado relevancia a través del tiempo, debido a que las enfermedades degenerativas como la artrosis afectan este tejido y están en constante aumento a nivel mundial, lo cual pone en peligro el bienestar de la población. Lo anterior ha motivado a muchos investigadores a buscar soluciones ante esta problemática, por medio del desarrollo de andamios hechos de materiales poliméricos con geometrías esféricas. Sin embargo, aunque estas mezclas de polímeros han resultado viables en el cultivo de condrocitos, aún se encuentra en estudio una composición de biomateriales que sea capaz de soportar las cargas mecánicas del cartílago y ayuden a la regeneración del mismo. Considerando la importancia de esta aplicación, en este trabajo se fabricaron microesferas con diferentes proporciones de polímeros naturales, como alginato (Alg) y gelatina (Gel), que fueron combinados con el polímero sintético, polivinil alcohol (PVA). La elección de estos materiales se realizó debido a las buenas propiedades mecánicas y biológicas para aplicaciones relacionadas con la ingeniería de tejidos; en particular, las propiedades mecánicas se evaluaron mediante un ensayo que permite identificar la resistencia a compresión, siendo uno de los esfuerzos que realiza el cartílago en su funcionamiento cotidiano y al cual está expuesto constantemente el condrocito. Así mismo, con el fin de comparar las esferas experimentales con otros andamios posibles se modelan por medio de CAD y se evalúan mediante un software de análisis de elementos finitos otras geometrías usadas en la ingeniería de tejidos como la cúbica, la cilíndrica y la prismática rectangular, las cuales se usaron para establecer la mejor geometría y método de fabricación mediante un ensayo de esfuerzo a compresión simulado, teniendo en cuenta las propiedades mecánicas del material. Finalmente, se hizo un estudio de mecánica de contacto para establecer el esfuerzo máximo de las esferas fabricadas en el laboratorio, los cuales una vez fueron comparados con los esfuerzos de las simulaciones, esta comparación dio como resultado que las geometría más viables mecánicamente son la prismática rectangular y la esférica, ya que poseen un esfuerzo máximo de compresión más bajo respecto a las otras, sin embargo, no solo se debe tener en cuenta dichas propiedades mecánicas, puesto que se debe garantizar una relación entre la matriz y el condrocito para lograr así una mimetización en el tejido cartilaginoso, es por esto que siendo el condrocito una celular de morfología esférica se plantea que el mejor andamio son las esferas experimentales más específicamente las del tratamiento N° 8 las cuales se fabricaron con una proporción de 10 % de Gel sobre la mezcla de 80 % Alg y 10 % PVA.

Dispositivo facilitador de la comunicación para personas con afasia de broca

Velásquez Gómez, Juliana | 2021

RESUMEN: En la actualidad, existe un elevado número de personas con algún tipo de discapacidad, una de estas es presentar dificultades en la forma de expresar e interpretar el lenguaje, a lo que se conoce como afasia de Broca. Una de las principales causas de este tipo de discapacidad es el daño cerebral que resulta de un accidente cerebrovascular (ACV) u otras lesiones en el cerebro (Universidad de los Andes, s. f.). Aunque existen muchas alternativas para el tratamiento de personas en esta situación, en Colombia, el acceso a estas tecnologías es muy limitado, por lo que se hace necesario un dispositivo que facilite la comunicación a la población colombiana con afasia no fluente (de Broca), de tal modo que, las personas en esta situación puedan expresarse con autonomía. Con este trabajo de grado se desarrolló un dispositivo que suple la necesidad anteriormente planteada, mediante la metodología Design Thinking, se recolectaron una serie de datos a través de encuestas para determinar las necesidades requeridas por personas con afasia no fluente y se hicieron pruebas de usabilidad del prototipo construido, de este modo, se obtuvo un producto de apoyo para las personas que se les dificulta la capacidad de expresar el lenguaje de manera efectiva y que tienen barreras comunicativas debido a la afasia de Broca; de este modo, se está contribuyendo a la inclusión de estas personas y a una Colombia más accesible.

Dispositivo de liberación controlada de principio activo por vía transdermal

Montoya Góez, Yesid | 2021

RESUMEN: El aumento en la población mundial y en parte la mejora de la calidad de vida en el último siglo en cuanto al campo farmacéutico se da debido en gran medida al desarrollo de medicamentos y los sistemas de liberación controlada de los mismos, esto ha beneficiado así una parte de la población que padece de enfermedades reumáticas, la cual se compone en gran parte de personas con edad avanzada. En el caso del Ibuprofeno, el cual es un fármaco con propiedades antiinflamatorias, que también es utilizado por su acción como antipirético y analgésico, es comúnmente administrado por vía oral y en menor medida por vía tópica, es decir, por medio de ungüentos; estos últimos con ciertos inconvenientes como adherencia a la ropa, incomodidad por causar sensación grasosa, entre otros. En este trabajo de grado se presentan los resultados del desarrollo de un dispositivo de liberación controlada de principio activo por vía transdermal, usando como fármaco modelo Ibuprofeno sódico. La documentación incluye la descripción de los procesos de extracción del Ibuprofeno a partir tabletas comerciales, protocolo de encapsulamiento, caracterización y diseño de concepto del sistema de liberación.

Evaluación del efecto de nanopartículas superparamagnéticas en células cancerígenas

Londoño López, Marta Elena | 2021

RESUMEN: El cáncer es una de las enfermedades que más impacto tiene en la sociedad al día de hoy; millones de personas contraen algún tipo de cáncer cada año y también son millones los decesos que ocurren por la misma causa. Si bien existen tratamientos para combatir esta enfermedad, estos pueden llegar a ser muy costosos y de igual manera someten al cuerpo del paciente a una gran cantidad de efectos secundarios que pueden deteriorar la calidad de vida de la persona o incluso derivar en alguna otra enfermedad. Por lo anterior, es necesario la investigación desde el campo de la nanotecnología, para buscar tratamientos coadyuvantes, que afecten en menor medida la salud del paciente, como es el uso de las nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro, las cuales actúan de una manera más localizada que los tratamientos convencionales. En el presente trabajo, se pretende estudiar el efecto de las nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro (SPIONs) sobre células cancerígenas de colon. Las nanopartículas fueron sintetizadas por medio de co-precipitación química, donde se mezclaron dos sales precursoras: cloruro de hierro II (FeCl2) y cloruro de hierro III (FeCl3) y también se usó hidróxido de amonio (NH4OH) como agente reductor. Las nanopartículas fueron luego recubiertas por carboximetil-quitosano por un proceso de ultrasonicación para aumentar su biocompatibilidad. Las nanopartículas fueron caracterizadas tanto antes como después de ser recubiertas para analizar diversas propiedades físicas y químicas por medio de microscopía electrónica de transmisión (TEM) para determinar su forma y tamaño, difracción de rayos X (DRX) para analizar la estructura cristalina, dispersión de luz dinámica (DLS) para observar su diámetro hidrodinámico y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) para determinar la composición por medio de grupos funcionales. En una primera aproximación, las nanopartículas funcionalizadas fueron llevadas a un cultivo celular donde se evaluó su porcentaje de viabilidad, demostrando que en una concentración aproximadamente de 100 µg/mL de medio de cultivo, las nanopartículas funcionalizadas presentaron mejor porcentaje de viabilidad. Se espera que, bajo la acción de un campo magnético, las nanopartículas incrementen la temperatura del medio, causando la muerte de las células; en este trabajo se presenta cómo afectan las SPIONs a células cancerígenas de colon.

Dispositivo para evaluar la microcirculación sublingual como potencial estimador del choque microcirculatorio

Torres Villa, Róbinson Alberto | 2021

RESUMEN: Para lograr evaluar el estado de la microcirculación sublingual de un paciente y poder definir de acuerdo con esto, si el paciente va a entrar en un episodio de choque microcirculatorio o hipovolémico, en este trabajo de grado se buscó construir un dispositivo que evaluara la microcirculación sublingual, como potencial estimador del choque microcirculatorio. Para llevar a cabo este proyecto, se utilizó la metodología de diseño de Ulrich y Eppinger, la cual comienza con el planteamiento de las necesidades y requerimientos para construir un dispositivo que permita adquirir la señal de fotopletismografía, después se genera un concepto con las posibles soluciones y se escoge el concepto ganador de acuerdo con ciertos parámetros de evaluación. Luego de haber concluido el diseño de concepto, se procede con el diseño de detalle, donde se realizan todos los diseños que requiere el dispositivo, como el diseño circuital, diseño de la carcasa y el ensamble de ambos componentes. Posterior a esto, se realizan las pruebas de funcionamiento del dispositivo, donde se evalúan 3 parámetros que son de gran importancia a la hora de evaluar la perfusión periférica, y son la PPG, el flujo a partir de la PPG y el índice de perfusión periférica. Para evaluar que el dispositivo mide con certeza dichos parámetros, se realizaron análisis estadísticos para comprobar su validez. A su vez, se construyó un simulador de flujo microcirculatorio para realizar la comparación de la señal de flujo obtenida con la PPG, con un flujo conocido para poder tener un dispositivo que mida el flujo y asocie dicha onda a un valor en ml/s. De esta manera, se logra contribuir a las investigaciones presentes de como poder evaluar la microcirculación sublingual de manera certera, no invasiva y continua en el paciente, para así, poderse anticipar a episodios de choque.

Carbon dots para la detección de glucosa en fluidos simulados

Londoño López, Martha Elena | 2021

RESUMEN: La diabetes es una enfermedad crónica no trasmisible, que se presenta porque las células β no producen suficiente insulina o porque el organismo no puede utilizar la insulina producida por estas células. En la actualidad hay 463 millones de adultos (20 – 79 años) diabéticos en el mundo y un poco más de 1,1 millones de adolescentes y niños menores de 20 años con diabetes tipo 1 (International Diabetes Federation. (FID), 2019). Los niveles altos de glucosa en sangre ocasionan graves complicaciones en los pacientes con diabetes e incluso la muerte, por este motivo se hace necesario medir continuamente los niveles de glucosa en sangre. Actualmente existen diversos métodos para medir la glucosa, como el glucómetro. Algunos de estos métodos son poco precisos, dolorosos, no están disponibles para toda la población y otros son demasiado costosos (Brenda et al., 2020). Por lo que probar un método de detección a partir de recursos que tengamos en la ciudad y en el país podría facilitar el acceso y disminuir los costos para los pacientes y sus familias, por otra parte explorar alternativas de detección no invasivas mejoran la adherencia del paciente al sistema de detección y mejora su calidad de vida evitándole los efectos secundarios de la detección actual. Por lo anterior, se exploró un posible sistema sencillo de detección de glucosa a partir de dos fuentes de la biodiversidad colombiana y se exploraron dos métodos de síntesis hidrotermal y síntesis de radiación por microondas. Se obtuvieron CD de piña, kiwi y pitahaya por síntesis hidrotermal, en un tiempo aproximado de 8 h; en esta síntesis no fue posible obtener un rendimiento del 100 % y los productos obtenidos son difícil de manipular aun después de estar liofilizados, ya que estos son higroscópicos por lo que es difícil conservar los productos para un posterior uso, principalmente en los CD de piña y kiwi. Adicionalmente, esta síntesis para la piña no es totalmente eficiente, ya que al evaluar la solución de CD de piña con el reactivo de Fehling se observa la presencia de azucares (residuos orgánicos), posiblemente sacarosa y fructosa los cuales son el contenido principal de esta fruta. Caso contrario de lo que sucedió en esta síntesis con la pitahaya, la cual al ser evaluada con el reactivo de Fehling no hubo reacción alguna, por lo que podríamos inferir que esta síntesis es más limpia y eficiente en la pitahaya. Con el fin de mejorar los problemas con la síntesis hidrotermal se obtuvieron CD de piña y pitahaya por síntesis de radiación de microondas y se comparan los productos obtenidos. En esta síntesis, aumento la velocidad de reacción donde se obtuvo el producto carbonizado en un tiempo estimado de 15 minutos y al liofilizarse se obtiene un producto totalmente seco; que no tienen una afinidad con la humedad, a diferencia de los productos obtenidos por síntesis hidrotermal. Al evaluar las soluciones de CD de piña y pitahaya con el reactivo de Fehling, se observó una mejora en cuanto a la reacción de este reactivo con los azucares residuales presentes en la síntesis por radiación de microondas, ya que no hay una reacción completamente del reactivo de Fehling con la solución de los CD de piña, obteniendo así un color verdoso, que podría indicar que el grupo cetona de la fructosa pudo haberse enolizado a la forma aldehído al reaccionar con monosacáridos (Paredes et al., 2020; Universidad CEU Cardenal Herrera, s/f), por lo que podríamos inferir que hay menos presencia de residuos orgánicos en la síntesis por radiación de microondas que por la síntesis hidrotermal, por lo que al parecer es más eficiente la síntesis por radiación de microondas para obtener CD de piña. Una vez obtenidos los CD se implementaron técnicas de caracterización como FTIR, TEM, UV/Vis, fluorescencia, DLS y potencial ζ. En los CD por ambas síntesis, radiación por microondas e hidrotermal; se observó que al funcionalizar los andamios con hidrogeles de quitosano estos tenían un efecto tipo filtro, por lo que se reducían las poblaciones de partículas de mayor tamaño (partículas entre 100 nm – 1000 nm) y se lograban observar las partículas de menor tamaño (partículas < 5 nm) como la mayor población. También se observó que la funcionalización tenía un efecto en la estabilidad de las nanopartículas y en la magnitud de atracción de cargas entre las partículas, pasando de signo negativo a positivo, posiblemente debido a que los grupos NH+ de carga positiva del quitosano contribuyen a la formación de enlaces de hidrógeno cuando interactúan electrostáticamente con los grupos OH predominantes de los CD (Konwar et al., 2015). Por otro lado, se obtuvieron partículas de apariencia esférica, fluorescentes, con tamaños que variaron de 0,7 nm a 3,2 nm. Finalmente, se observó que la funcionalización de los CD es necesaria para lograr una interacción de estos CD con la glucosa, por lo que al estar funcionalizados se presentó un sistema ON/OFF donde la fluorescencia de los CD de piña y pitahaya se iban apagando al adicionar glucosa y este apagado era inversamente proporcional a la concentración de glucosa presente en el sistema. Se observó que este apagado era visible desde una concentración de 500 ppm, por lo que no es necesaria una concertación tan alta de CD. Esto es muy positivo, ya que altas concentraciones de CD podrían ser toxicas para las células, lo que podría ser un inconveniente si se quisiera probar más adelante su citocompatibilidad. Por lo tanto, estos CD muestran un potencial prometedor para ser utilizados como sistemas de detección de glucosa en fluidos simulados.

Coinclusive: sistema para facilitar el manejo del dinero en establecimientos atendidos por personas con discapacidad cognitiva

Rodríguez Esparza, Jennifer | 2021

RESUMEN: Para la población con discapacidad cognitiva, una de las barreras más significativas para verse incluidos laboralmente es el manejo del dinero, dado que, por lo general estas personas no cuentan con la habilidad de realizar cálculos matemáticos que demanda la manipulación de este. Sin embargo, esta dificultad ha representado para el presente proyecto de grado una oportunidad para implementar, desde la tecnología, una solución práctica que dé lugar a su justa inclusión en ambientes laborales que demanden a los empleados contar con competencias como estas, teniendo en cuenta que, no se pueden implementar solamente políticas que garantizan de cierta manera los derechos de esta población, pero no promueven una perspectiva de innovación y productividad que permita a la sociedad y a las empresas valorar sus aportes significativos (Urquidi, 2019). Con la intención de apoyar la eliminación de tales obstáculos mencionados anteriormente, se desarrolló un dispositivo electrónico que facilita el manejo del dinero en establecimientos como restaurantes, tal diseño propuesto combina estrategias para manejar el dinero de forma automática y entregar al empleado con discapacidad cognitiva un equivalente no monetario que represente el producto o servicio solicitado por parte del cliente. Este desarrollo estuvo guiado por la combinación de las siguientes metodologías, diseño centrado en el usuario, metodología de diseño de Ulrich & Eppinger, y el modelo de construcción social de la tecnología, traduciéndose esto en tres fases importantes que guiaron el proyecto, fase de observación y diseño, construcción, y verificación. La tecnología de apoyo presentada simboliza un instrumento potencial para que las personas con discapacidad cognitiva que no presentan una clara percepción del dinero no atraviesen la exclusión que normalmente ocurre por la ausencia de tecnologías sociales (Naciones Unidas, 2018). Además, se desea incentivar al sector empresarial para que ofrezcan empleos que estimulen la productividad e independencia en esta población, reconociendo su capacidad de realizar actividades fructíferas, aportando al cambio de la base emocional de la exclusión y aumentando la valoración social de la diversidad (Organización Internacional del Trabajo, 2013).

Análisis del efecto del pH y la concentración en un nanomaterial carbonoso para su potencial uso como biosensor

Jaramillo Grajales, Marisol | 2021

RESUMEN: Los nanomateriales carbonosos han sido objeto de estudio y han despertado gran interés en los últimos años, debido a que poseen propiedades como fluorescencia, biocompatibilidad y baja toxicidad, que les permite ser potencialmente útiles para el desarrollo de bioimágenes, liberación controlada de fármacos y biosensores (S. Zhang et al., 2019). Para el diseño de biosensores, la fluorescencia es uno de los métodos de detección más sensibles y con respuesta más rápida, es por esto, que surgió un proyecto para desarrollar un inmunosensor basado en nanomateriales carbonosos en la línea de investigación tecnologías para la obtención y detección de biomarcadores de la universidad EIA con la Universidad de Swansea. Para ello también surgió la necesidad de evaluar el efecto del pH y la concentración y como estas características podrían influir en el tamaño, fluorescencia, composición y estabilidad de los nanomateriales carbonosos y a su vez en el proceso para ser potencialmente utilizados en una aplicación como biosensor. Para esto, se caracterizaron los nanomateriales carbonosos proporcionados por el convenio del proyecto de la línea de investigación por FTIR, espectroscopia de fluorescencia, DLS y potencial Z, esto con el fin de conocer los grupos funcionales expuestos en la superficie, la intensidad de fluorescencia, el tamaño y la estabilidad, respectivamente y se procedió a elegir al nanomaterial Picea como el nanomaterial con propiedades más acordes para una posible aplicación en un biosensor, luego de esto, por medio de una revisión sistemática se evaluó el efecto del pH y la concentración en las propiedades de los nanomateriales carbonosos y se pudo concluir que el pH tiene efecto en la intensidad de fluorescencia, en los grupos de superficie y en la estabilidad, por otro lado, la concentración tiene efecto en la intensidad de fluorescencia, tamaño y estabilidad, sin embargo, lo más común es evaluar el efecto de ello en la intensidad de fluorescencia. Se seleccionó como pH optimo 8 debido a que en la literatura en un rango de 4 a 8 se obtiene una intensidad de fluorescencia relativamente constante, obteniendo para pH 8 en muchos artículos, la mayor intensidad de fluorescencia. La concentración varía debido a las características de los nanomateriales carbonosos sintetizados en cada trabajo, pero el rango encontrado en la revisión sistemática es de 5 – 6.4 mg/ml aproximadamente, a concentraciones muy altas los nanomateriales carbonosos tienden a agregarse, a aumentar su tamaño, y hay una disminución en la fluorescencia. A pesar de ello, también se concluyó que no hay muchos artículos que evalúen el efecto del pH y la concentración, incluso, hay muchos menos estudios para este último.

Nanobarras de oro como tratamiento adyuvante para el cáncer gástrico

Echeverri Cuartas, Claudia Elena | 2021

RESUMEN: El cáncer gástrico es una enfermedad caracterizada por el crecimiento acelerado de las células en la mucosa del estómago. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), este ocupó el tercer lugar entre las causas más comunes de muerte por cáncer en el mundo, lo que demuestra que aún no existe un tratamiento completamente efectivo para la enfermedad, lo que evidencia la necesidad de desarrollar nuevas estrategias para combatirlo. La importancia de este trabajo radica en la evaluación de las propiedades de las nanobarras de oro obtenidas mediante síntesis verde para su potencial aplicación como tratamiento adyuvante del cáncer gástrico. Para llevar a cabo este proyecto, se realizaron distintos diseños experimentales con dos protocolos: el método mediado por semillas y sin semillas; también, se utilizó la caracterización por medio de las técnicas UV-Vis, DLS, TEM, FTIR y potencial  y se evaluó la estabilidad coloidal en condiciones fisiológicas de temperatura y fuerza iónica. Los resultados mostraron que fue posible la obtención de nanobarras de oro por medio de síntesis verde utilizando el extracto de guayaba agria liofilizado, las cuales presentaron un tamaño aproximado de 15 nm de longitud y 5 nm de ancho y dos bandas en el espectro UV-Vis, la primera entre 600 nm y 700 nm y la otra entre 700 nm y 850 nm. Además, se concluyó que estas cumplían con los criterios necesarios para el tratamiento fototérmico enfocado hacia el cáncer gástrico.

Obtención de un andamio polimérico a partir de polietersulfona sulfonada con potencial aplicación en la regeneración de la córnea

Agudelo Pérez, Natalia Andrea | 2021

RESUMEN: La córnea es el tejido transparente que está ubicado en la parte anterior del ojo, y por esto, es propensa de sufrir numerosas alteraciones patológicas (Salehi et al., 2020), las cuales causan opacidad, distorsión y eventualmente ceguera (Illinois Eye Center, s. f.); por esta razón, la ingeniería de tejidos juega un papel importante debido a que está orientada hacia el desarrollo de sustitutos biológicos que permitan restablecer o mantener la función normal de un órgano o tejido; por otra parte, para que esto sea posible, el desarrollo tecnológico ha permitido la fabricación de nuevos biomateriales con propiedades similares a las de los tejidos del cuerpo humano. En la actualidad se han reportado diferentes biomateriales con aplicaciones en ingeniería de tejidos corneales; sin embargo, no se ha obtenido un andamio ideal. Por consiguiente, es de gran importancia investigar un material alternativo que pueda ser empleado para la regeneración de la córnea (Cruz et al., 2017) y segundo, se necesita un andamio con características particulares como, transparencia, excelentes propiedades mecánicas e hinchamiento (Salehi et al., 2020) que pueda ser usado en esta aplicación. Por lo mencionado anteriormente, en esta investigación se propone construir un andamio polimérico a partir de poli (éter éter sulfona) sulfonada (sPEES) como material base para la fabricación de la córnea por las técnicas de evaporación de solvente y spin casting. En material obtenido se caracterizó en función de propiedades como la porosidad, contenido de agua, y resistencia a la tracción uniaxial, con el fin de determinar si dicho material es apto o no para esta aplicación. Por lo tanto, el andamio corneal que se obtuvo a través de los dos métodos mostró ser porosos en todas sus caras, con una resistencia a la tracción de 4.35 ± 2.7 MPa, el cual se cuenta en el rango esperado y, módulo de Young superior al reportado, sin embargo, este podría ser controlado a través de variaciones en su composición. Adicionalmente, se obtuvo una estructura hidrófila con capacidad de absorción de agua. Se concluyó que el material obtenido cumple con los requerimientos planteados en este trabajo, según los cuales, este podría ser apto para la construcción de los andamios corneales.

Mechanotransduction-dependent changes in the contributions of actin isoforms to the auditory stereocilia cytoskeleton

Velez Ortega, A. Catalina | 2021

ABSTRACT: Stereocilia, mechanosensitive projections on top of the inner ear hair cells, are made of filaments from both cytoplasmatic actin isoforms: β and γ- (Furness et al., 2005; Perrin et al., 2010). The absence of either of these isoforms results in the normal growth of stereocilia but they eventually degenerate (Belyantseva et al., 2009; Perrin et al., 2010). Moreover, a decrease in the resting influx of Ca2+ through the mechanotransduction (MET) channels, disrupts the stability of the stereocilia cytoskeleton, leading to thinning and shrinking of stereocilia (Vélez-Ortega et al., 2017). When bound to Ca2+, β- actin has faster polymerization and depolymerization kinetics than γ- actin (Bergeron et al., 2010) so changes in Ca2+ influx to the hair cell through MET channels might affect both isoforms in a different way. Therefore, the existence of MET-dependent changes in the distribution of β- and γ- actin along stereocilia lengths in mouse auditory hair cells was evaluated. Organ of Corti explants from wildtype mice were isolated at early postnatal days and cultured in control conditions or in the presence of the MET channel blocker tubocurarine (60 µM). Explants were fixed when freshly isolated or at specific time points after MET channel blockage. Depending on the stage of the project, samples were either immunostained with fluorescently-labeled antibodies against β- and γ-actin isoforms and imaged via confocal microscopy, or prepared for scanning electron microscopy (SEM) imaging. Obtained images from confocal microscopy were processed and measured using the created algorithm. It was found that the ratios of γ- to β- actin along the length of stereocilia were not affected in culture conditions up to 48 hours. Evidence was provided on the thinning and shortening of second and third row of stereocilia after the incubation with tubocurarine. Nevertheless, according to the presented data on the fluorescence quantification, no changes in the ratio of β- and γ- actin were found during these MET-dependent cytoskeleton rearrangements. Therefore, it can be affirmed that Ca2+-dependent differences in polymerization and depolymerization rates between β- and γ- actin are not the main mechanism driving stereocilia cytoskeleton rearrangements upon changes in intracellular Ca2+ concentrations in mammalian auditory hair cells, since the proportions of both actin isoforms were maintained in the stereocilia cytoskeleton during this process.

Compuesto inyectable basado en nanohidroxiapatita para aplicaciones en regeneración ósea

Medrano David, Daniela | 2021

RESUMEN: En Latinoamérica se espera un incremento considerable del 70 % de personas mayores para el año 2050. Este envejecimiento poblacional aumentará la incidencia de osteoporosis, la principal causa de fracturas óseas. Por otra parte, las fracturas óseas no solo son ocasionadas por enfermedades, en Colombia, los altos índices de accidentes de tránsito y traumatismos han incrementado las cifras de fracturas y defectos óseos. Para tratar estas complicaciones ortopédicas se han implementado mecanismos de regeneración ósea, que implican el implante de tejidos de origen humano, sin embargo, la cantidad de donantes y de bancos de tejidos es limitada. Lo anterior evidencia la importancia de continuar con investigaciones de posibles y nuevos materiales sintéticos que se presenten como una alternativa a estas técnicas de regeneración ósea convencionales. El presente trabajo tiene como objetivo principal desarrollar un biomaterial 100 % sintético e inyectable a partir de nanohidroxiapatita (nHA), que es un material cerámico biodegradable y biocompatible con propiedades bioactivas y osteoconductivas, además es uno de los principales componentes de la parte inorgánica del hueso humano. Se incorporó nHA en una red polimérica de poli (alcohol vinílico) (PVA) y polivinilpirrolidona (PVP) debido a que esta red presenta ventajas como, su similitud con la matriz extracelular dado a su alto contenido de agua y a sus características moldeables, las cuales favorecen el transporte de nutrientes y metabolitos celulares, imitando el tejido biológico. Por otro lado, el alto porcentaje de inyectabilidad de este biomaterial, podría favorecer la manipulación por parte de los ortopedistas, adaptándose a cualquier geometría de defectos óseos. Además, los materiales inyectables permiten que el defecto óseo sea tratado mediante técnicas quirúrgicas mínimamente invasivas, lo cual disminuye el riesgo de infección. Para caracterizar el material compuesto obtenido se realizaron pruebas de: inyectabilidad para medir la fuerza de extrusión necesaria para inyectar el material, bioactividad y degradación mediante la inmersión en fluido corporal simulado (SBF, por sus siglas en ingles), análisis superficial por medio de microscopia electrónica de barrido (SEM-EDS), se analizó la composición por medio de espectroscopia infrarroja por transformada rápida de Fourier (FTIR) y la citotoxicidad se determinó usando MTT. Adicionalmente, se determinó la porosidad mediante la técnica de desplazamiento de líquido y la capacidad de absorción de humedad mediante el ensayo de hinchamiento. Los resultados permitieron concluir, que el material inyectable compuesto de nHA/PVA/PVP desarrollado en esta investigación tiene potencial uso en aplicaciones biomédicas de regeneración y reparación ósea.

Modelo matemático para predicción de la transición de la fase G1 a la fase s del ciclo celular de la línea celular HeLa

Arboleda Toro, David | 2021

RESUMEN: Los modelos matemáticos de predicción de fenómenos biológicos son una herramienta de gran utilidad para la investigación en áreas como la biología celular ya que permiten emular y analizar, a bajos costos y en reducidos tiempos, fenómenos celulares que solo pueden ser vistos bajo ensayos en cultivos in-vitro. Pero a pesar de su conocida practicidad, este tipo de herramientas carecen de impacto y uso en los centros de investigación en cultivos celulares, debido a que los modelos existentes aún son limitados en su simulación, careciendo de factores multivariables que les permiten a los investigadores analizar y simular diferentes conjuntos de hipótesis con un solo modelo. Con base en lo anterior, desde el área de investigación en modelos y sistemas biomédicos de la Universidad EIA y el grupo EBSC (Grupo Estudios BioSociales del Cuerpo) de la Universidad de Antioquia, se propone, un modelo matemático de predicción de división celular, basado en diferentes principios biológicos estandarizados en investigaciones previas. Recolectando y analizando, algunas variables previamente estudiadas en una monografía científica, que permitía examinar de manera cuantitativa la relevancia de dichas variables, para así escogerlas y relacionarlas en un modelo multivariable, que permita predecir los tiempos de la división celular, con énfasis en la transición de la fase G1 (Gap 1) a S (Síntesis). Así, los resultados mostraron que existe la posibilidad de modelar un sistema construido previamente con el cambio de su “variable retardo” en las fases S, por una ecuación que es función del cambio en la superficie del área nuclear durante la fase de síntesis de ADN (ácido desoxirribonucleico), mostrando una correlación entre estos retardos y la tasa de cambio de la superficie observada con la evolución de una población celular reportada en análisis de literatura del fenómeno celular. Este modelo muestra la posibilidad de crear relaciones multivariables basadas en información recolectada de bases de datos científicas lo que, a su vez, permite afirmar que es factible la creación de modelos de predicción de fenómenos celulares basados en aportes de otros autores con la viabilidad de ser mejorados por los mismo con la inclusión de más variables

Simulador para entrenamiento de procedimientos endovasculares

Montoya, Yesid | 2021

RESUMEN: Como parte de la formación de los médicos especialistas en el área de hemodinamia, estos son formados en el tratamiento de accidentes cerebrovasculares (ACV) deben entrenarse. Como parte del entrenamiento en las especialidades de neurocirugía endovascular suelen usarse simuladores para el entrenamiento de los residentes de medicina con el fin de desarrollar habilidades que salven vidas. En este trabajo se desarrolla un prototipo de un simulador para procedimientos endovasculares. El diseño se hizo bajo la metodología de Nigel Cross que incluye el diseño de concepto y el diseño en detalle. Como resultado, el simulador permite un flujo pulsátil y la inserción de dispositivos endovasculares y este reconoce cuando el flujo disminuye, pudiendo activar un mecanismo de control que aumenta la frecuencia cardíaca al reconocer un flujo menor a 0.1146 L/min. También, el dispositivo recrea la presión intracraneal y mide está presión con un manómetro.

Simulador para vasectomía

Montoya Góez, Yesid | 2021

RESUMEN: Actualmente el uso de simuladores para entrenamiento en diferentes procedimientos quirúrgicos ha venido ganando gran importancia debido a que mejoran la habilidad motriz de los estudiantes y especialistas sin el uso de seres vivos con todas las implicaciones éticas que ello puede conllevar. Sin embargo, los simuladores para determinados procedimientos quirúrgicos son de un costo elevado y no reflejan totalmente las características mecánicas, de movimientos o texturas de los tejidos que se están interviniendo. A continuación, se presenta la propuesta de simulador para procedimientos de vasectomía basado en materiales blandos que permitan transferir una sensación más real al especialista con respecto a una práctica de vasectomía en una cirugía real. Con este proyecto se pretende hacer un aporte a la técnica y apropiación de conocimiento desde La Universidad entorno al diseño y construcción de simuladores para aplicaciones médicas y biomédicas.

Identificación temprana de deterioro cardiovascular mediante técnicas de Machine Learning

Carmona Pulgarín, Carlos Daniel | 2021

RESUMEN: Las enfermedades infecciosas representan un problema de gran importancia en el contexto hospitalario dado que son un peligro de gran magnitud dentro de una institución de salud, siendo los pacientes de cuidados intensivos una población muy vulnerable por su delicada condición. Así bien, el deterioro cardiovascular es uno de los agentes más determinantes a la hora del desarrollo de una enfermedad infecciosa, pues este es uno de los órganos y sistemas que primero se ven afectados a la hora de presentarse una infección, además de representar un aumento sustancial en la mortalidad de los pacientes cuando este se presenta. Actualmente gracias a los avances en el campo de instrumentación médica, la maquinaria implicada en el monitoreo y mantenimiento de los pacientes genera constantemente información sobre las variables que se ven implicadas en tales procesos, información que no se utiliza en ningún proceso de diagnóstico o seguimiento de posibles condiciones desarrolladas por el paciente. Con esto dicho, el objetivo de este proyecto es el de, a partir de técnicas de Machine Learning, un sub campo de la inteligencia artificial que se basa en la abstracción de información y la búsqueda de patrones dentro de un grupo de datos, encontrar un método de identificación temprana de deterioro cardiovascular en pacientes infectados a partir de datos recopilados de pacientes en la unidad de cuidados intensivos, obtenidos de una base de datos en la red (MIMIC) y de una institución de salud local (clínica de Las Américas). Para la ejecución de este proyecto en primer lugar se realizó todo el proceso de descarga de datos de las respectivas fuentes (MIMIC e institución local) y además se definió el deterioro cardiovascular en dos parámetros: presión arterial media por debajo de 70 mmHg y suministro de vasopresores. Con estos parámetros se procedió a realizar el acondicionamiento de los datos en PostgreSQL donde se obtuvieron las cohortes definitivas con y sin sospecha de infección con el fin de analizar el comportamiento del modelo de las dos maneras. Con la obtención de la cohorte de ambas bases de datos, se realizó todo el análisis de cohortes en la herramienta Power BI y la minería de datos en el programa informático Orange, donde se definieron las variables a ingresar con el criterio de aporte de información mínimo del 1% en los métodos de puntuación. Se seleccionaron los parámetros y los modelos de predicción para trabajar con los datos de MIMIC y definir cuál modelo alcanzaba mejores métricas. Estos resultados se analizaron a través de la herramienta Power BI y se seleccionó el modelo con las métricas más altas. Este modelo fue evaluado con los datos de la institución local. Por último, se realizó el diseño de la interfaz gráfica del modelo en el programa Figma y se realizó un video simulando la interacción que tendría el profesional con la interfaz del modelo predictivo. Los resultados mostraron que no hubo una diferencia significativa en el desempeño de los modelos para las muestras de pacientes con y sin sospecha de infección, es decir que el funcionamiento del modelo no cuenta con casi ninguna dependencia relacionada a esta variable. Los modelos relacionados con Gradient Boosting contaron con un desempeño más sobresaliente en el set de datos de la clínica de una institución de salud local, gracias a su capacidad para trabajar de forma óptima en muestras con datos faltantes, por lo que se recomienda trabajar con el modelo Gradient Boosting con las respectivas variables definidas.

Dispositivo médico preventivo de lesiones para personas con epidermólisis ampollosa

Gómez Schrader, Nicolas | 2021

RESUMEN: La epidermólisis bullosa (EB) es una enfermedad causada por la mutación en las proteínas estructurales que involucran la piel, como la queratina, proteínas de filamentos intermedios de tipo I y II, colágeno tipo VII, también presenta mutación en la componente laminina-332 de la membrana basal, por tanto, la dermis y la epidermis presentan muchas complicaciones para estar unidas. En consecuencia, a las mutaciones, la piel se vuelve muy susceptible a lesiones, las zonas externas más afectadas son comúnmente las manos, rodillas, antebrazos, glúteos y la zona de los isquiotibiales. Actualmente existen tratamientos de terapia génica con casos de éxito pero debido a sus costos y riesgos, no todos los pacientes logran tener acceso a esta cura. En la actualidad, existen varias formas de tratar a los pacientes con EB como lo son los vendajes, dispositivos ultrasensibles, prendas de seda o piel de oveja, estas ayudas son básicamente para que el paciente evite nuevas lesiones. El problema se centra en que todas las ayudas técnicas y hábitos preventivos de lesiones se podrían implementar estando únicamente en casa, ya que en un ambiente exterior existen superficies robustas altamente contraindicadas como por ejemplo sillas de cemento y madera. Para poder dar solución a dicho problema se propone hacer una búsqueda de información enfocada en tratamientos dérmicos, medicamentos, materiales suaves, y normativas de protección para las personas con EB y de esta forma, tomar lo mejor de todos los estudios documentados y unirlos en un único dispositivo que le permita al paciente salir libremente al estar protegido de traumatismos externos y a su vez, nutriendo y fortaleciendo la piel. En el proceso del diseño se empleó la metodología y Ulrich y Eppinger la cual concluyó en el diseño de un dispositivo compuesto de 3 capas las cuales se encargan de proteger al usuario de golpes ya que cuenta con una capa externa hecha en fibra de vidrio y seguida por una espuma de polietileno de baja densidad la cual se encarga de amortiguar cualquier tipo de golpe mecánico, en su capa más interna el dispositivo cuenta con una capa de hidrogel que es capaz de suministrar aloe vera a una velocidad de 0,0158g/m durante aproximadamente 12 horas, dicho aloe vera ayuda a humectar la piel, favorecer angiogénesis, y la creación de colágeno y mejorar la microcirculación de nutrientes. Además el dispositivo tiene facilidad de uso y logra generar una presión sobre la piel la cual favorece a las personas con EB al funcionar como presoterapia.

Base de datos con señales fisiológicas para la determinación del nivel de ansiedad

Torres Villa, Robinson Alberto | 2021

RESUMEN: La ansiedad, el estrés y la depresión son problemas de salud mental frecuentes en la población universitaria, puesto que día a día están sometidos a estrés psicológico, problemas académicos, emocionales, económicos y sociales. La ansiedad es una emoción que, al sentirse excesivamente, desencadena varios trastornos: el más común y de mayor prevalencia en el mundo es el trastorno de ansiedad generalizada, que produce en el individuo condiciones médicas comórbidas, propensión a la obesidad, tabaquismo, uso de alcohol y drogas. Con el presente trabajo se pretende explorar la ansiedad como emoción, por medio de la toma de señales fisiológicas como: EKG, PPG, GCR y respiración, en universitarios sanos de la Universidad EIA; y así crear una base de datos como insumo, para la futura exploración cuantitativa de la ansiedad. Para empezar a estudiar la ansiedad en dicha población estudiantil, es necesario partir de la compresión de la emoción y de sus efectos físico-fisiológicos para su posterior medición, adquisición procesamiento y almacenamiento de los datos. Para esto es necesario el diseño de un protocolo experimental de inducción de ansiedad que no ponga en peligro la integridad de los voluntarios, y que posterior a su aplicación el individuo pueda retornar a la homeóstasis y adquirir las señales fisiológicas para su posterior análisis. La compresión de las señales fisiológicas almacenadas responde a rasgos de la personalidad, por lo que debe implementarse cuestionarios para entender qué tan propenso es el participante a la activación, duración e intensidad de la emoción provocada por los estímulos propuestos y qué tan fuerte sintió tal emoción durante la inducción del protocolo. Se concluye que la adaptación The Trier Social Stress Test con estímulos auditivos, responde de manera óptima a la inducción de ansiedad en estudiantes universitarios sanos.

Development of a biomedical device to measure the airway resistance of the respiratory system

Montagut Ferizzola, Yeison Javier | 2021

ABSTRACT: Obstructive pulmonary diseases are one of the leading causes of death in the world each year. Pulmonary function tests are used by specialists for the diagnosis and monitoring of these diseases. In this project, a new method to evaluate lung function is proposed, based on the Forced Oscillation Technique and the application of electrical concepts. The implementation of this new approach is planned as a lightweight, low-cost device that offers an alternative to current market pulmonary monitoring devices. A mathematical model is proposed to evaluate and predict the system’s response. An expression to find the relationship between airway resistance and the output variable is also determined. Subsequently, the prototype is assembled, and its performance is tested. Finally, the accuracy of the device is calculated.