Ingeniería Biomédica

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  • PublicaciónAcceso abierto
    Simulador para diálisis peritoneal
    (Universidad EIA, 2024) Saavedra Grimaldo, Maria Fernanda; Montoya Goez, Yesid
    RESUMEN: La diálisis peritoneal es una técnica para eliminar los productos de desecho de la sangre de pacientes con insuficiencia renal. Utiliza el peritoneo como filtro para la difusión de solutos y la convección del agua plasmática. Este procedimiento consiste en insertar un catéter suave en la cavidad abdominal y llenarlo con un fluido de dializado a base de glucosa para eliminar los desechos y el exceso de líquido a través de un proceso de difusión. La diálisis peritoneal representa el 11 % de todos los procedimientos de diálisis y el 9 % de todas las terapias de reemplazo renal en todo el mundo. Los futuros especialistas reciben capacitación en varios métodos, desde el uso de simuladores comerciales hasta la realización de diálisis en pacientes bajo la supervisión de instructores experimentados. Sin embargo, el alto costo de los simuladores comerciales puede ser una barrera para algunas instituciones de formación médica en Colombia y la falta de conocimiento sobre su disponibilidad puede limitar su uso. Considerando lo anterior, en este trabajo de grado se propone desarrollar un prototipo de simulador de diálisis peritoneal utilizando materiales blandos y componentes electromecánicos para brindar la experiencia de usuario más confiable y costos accesibles para las instituciones educativas. El proyecto propuesto podría tener el potencial de hacer que el aprendizaje sobre la diálisis peritoneal sea más accesible para los estudiantes, al tiempo que mejora la calidad de la educación médica. Reduciendo la barrera económica que actualmente impide la formación de especialistas en este proceso, se espera que más estudiantes tengan acceso a esta formación en particular.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Diseño de un Plan de Negocios para un Centro de Ingeniería y Tecnología de Rehabilitación para la Ciudad de Medellín
    (Universidad EIA, 2008) Sánchez Aldana, Natalia; Villa Bedoya, Juliana
    La discapacidad es una condición social, económica y ambiental que afecta una gran cantidad de personas en la sociedad de hoy en día, particularmente a nivel de Colombia. La falta de garantías que se le brinda a esta población y los limitados recursos tecnológicos a los que tienen acceso estas personas ha impulsado la idea de desarrollar un Centro de Ingeniería y Tecnología de Rehabilitación creado a partir del convenio Escuela de Ingeniería de Antioquia- Universidad CES y el programa de Ingeniería Biomédica, cuyo principal objetivo es la prestación de servicios en las áreas de Prótesis, órtesis, Tecnología Asistida y Análisis de Movimiento y Sistemas Diagnósticos, que se diferencian de la competencia en la tecnología de última generación utilizada en la fabricación de los productos y la implementación de los servicios, el uso de la investigación como método para medir la efectividad de los tratamientos, los costos menores a los de la competencia y un seguimiento continuo del paciente y su condición, todo lo anterior realizado por un equipo multidisciplinario de gran calidad humana. Con el fin de determinar la viabilidad de dicho proyecto, se procedió a la realización de un plan de negocios fundamentado en un análisis del mercado y un análisis de la competencia que determinaron la participación del Centro en el Mercado y el tipo de servicios que requiere este sector de la población y que está en condiciones de adquirir, ya sea de manera directa o a través de la entidad aseguradora a la cual se encuentre afiliada. A partir de estos resultados, se realizó un análisis técnico para determinar la operación del negocio y determinar la capacidad instalada de este, seguido de un análisis administrativo enfocado a determinar la estructura organizacional del Centro y las estrategias que este debe seguir para lograr continuidad y crecimiento. La viabilidad financiera del proyecto se determinó a partir de un estudio de costos y un análisis económico cuyos resultados se valoraron en la evaluación final del proyecto. De esta manera, se concluyó la aplicabilidad y rentabilidad de una institución de este tipo, la cual puede aportar a la sociedad no solo al brindar herramientas para la reintegración de la población en situación de discapacidad, sino también en la producción científica que allí se puede generar y cuyos resultados pueden brindar herramientas para la modificación y mejora de diferentes tratamientos.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Dinámica de agregación y ensamblaje In Silico de ribonucleoproteínas de plasma germinal
    (Universidad EIA, 2023) Piedrahíta López, Maria Antonia; Olaya Muñoz, Daniel Alejandro
    RESUMEN: a raíz de las investigaciones alrededor de la biología molecular se han logrado identificar diferentes tipos de partículas de ribonucleoproteínas (RNP), las cuales se desempeñan en un amplio rango de actividades celulares, como la formación y estabilización del ARN, la participación durante la expresión génica en células eucariotas, la precesión de partículas claves en el procesamiento de los ARN-m (Dreyfuss, Phflipson, & W. Mattaj, 1988), la orientación proteica, entre otras (Parker & Sheth, 2007). Debido a su alta participación en los procesos celulares, las partículas de RNP han sido estudiadas por diversos investigadores, pero la comprensión que se tiene sobre ellas y sus mecanismos de formación, agregación y dinámica es muy reducida. Siendo así, enfocar la atención en las partículas de RNP y comprender su mecanismo físico de formación de agregados resulta importante debido principalmente al potencial que tienen en aplicaciones médicas, como medicina personalizada preventiva y terapéutica (Becker & Gitler, 2015). Por medio de este proyecto se plantea determinar los mecanismos físicos de agregación de las partículas de RNP a partir de un diseño metodológico dividido en tres etapas principales: la construcción del modelo mesoscópico, la simulación de los mecanismos físicos de agregación y la determinación de diagramas de estabilidad de las partículas. En la primera fase se preparará el modelo mínimo, discretizando las partículas de RNP, formando los agregados de estas y estableciendo el modelo del solvente. En la segunda fase será seleccionado el modelo de simulación con el fin de construir el algoritmo que permita simular las interacciones moleculares entre las partículas y el solvente. Por último, se determinarán las mínimas energías del sistema y a partir de estas se construirán los diagramas de energía y estados de agregación. En la última fase de la metodología, además, se llevará a cabo la validación del sistema.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Prototipo de simulador para entrenamiento en cerramiento de comunicación interauricular
    (Universidad EIA) Rojas Vargas, Juan Pablo; Montoya Góez, Yesid
    RESUMEN: el defecto de comunicación interauricular (CIA) es una anomalía cardiaca congénita que consiste en la comunicación de las aurículas del corazón por medio de un pequeño orificio, lo cual permite la mezcla de sangre oxigenada con sangre no oxigenada. Si el defecto no se cierra con el crecimiento normal de la persona que lo sufre, ésta puede incurrir en diversos síntomas, entre los cuales se encuentran la insuficiencia cardiaca, la dificultad respiratoria y la fatiga. Es por esto que el defecto debe ser cerrado por medio de un procedimiento quirúrgico o uno de cateterismo dependiendo de las características de la anomalía. Este último es realizado por hemodinamistas, los cuales reciben un entrenamiento basado principalmente en la observación y paulatina participación en el procedimiento hasta lograr hacerse cargo del mismo por su cuenta, lo que deja al paciente expuesto a errores humanos probables. Esto también supone una alta responsabilidad al docente de hemodinámica, y una alta presión para el estudiante. En este trabajo de grado se propone el desarrollo de un prototipo de simulador para entrenamiento de cerramiento del defecto de CIA por cateterismo que sirva además como herramienta didáctica a estudiantes del área de la Salud en un intento de aumentar la velocidad con la que suben la curva de aprendizaje al igual que su confianza a la hora de realizar el procedimiento de cateterismo.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Efectividad del protocolo KIPP para la prevención de lesiones en el miembro inferior
    (Universidad EIA, 2023) Acosta Domínguez, Manuela; Montoya Góez, Yesid
    RESUMEN: las lesiones en los deportes que implican contacto representan un problema desde el punto de vista económico, social y psicológico. En el caso particular del fútbol, estas lesiones son recurrentes y generalmente son causadas por golpes propinados por otr@s jugador@s, o bien, por un calentamiento realizado de forma inadecuada o insuficiente. Por este motivo, “The Lurie Children’s Institute for Sports Medicine” propuso un protocolo de ejercicios llamado “Knee Injury Prevention Program” (KIPP) con la intención de disminuir el porcentaje de riesgo de sufrir una lesión debido a un mal calentamiento. De acuerdo con una revisión bibliográfica realizada por la Autora, el protocolo KIPP ha mostrado tener un porcentaje de efectividad alto; sin embargo, en el contexto colombiano hay una cantidad mínima de revisiones sistemáticas, al igual que, de implementación de este protocolo. En este trabajo de grado, se busca evaluar la efectividad del protocolo KIPP, para la prevención de lesiones, en cuatro grupos musculares del miembro inferior en un grupo de jugadoras de fútbol amateur a partir de electromiografía de superficie (sEMG). Se logró desarrollar un programa que permite el preprocesamiento y visualización de las señales. Los resultados muestran que respecto a los indicadores pico máximo y voltaje RMS (VRMS), el protocolo KIPP (evaluado en el ejercicio drop jump) parece ayudar a la prevención de lesiones en cuanto a la mejora de la eficiencia en los músculos medidos cuando se realiza un ejercicio específico.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Caracterización de las propiedades antioxidantes y compuestos fenólicos de extractos de frutas para evaluar su efecto sobre la obtención de nanopartículas de oro
    (Universidad EIA, 2023) Velásquez Ramírez, Daniel; Patiño González, María Camila; Agudelo Pérez, Natalia Andrea
    RESUMEN: la biosíntesis, una alternativa ecológica a los métodos químicos y físicos convencionales para crear nanopartículas metálicas, se destaca por ser económica y respetuosa con el medio ambiente al reducir el uso de sustancias tóxicas. A pesar de sus ventajas, la relación entre las propiedades antioxidantes y la formación de nanopartículas de oro (AuNPs) aún no se comprende completamente. Por tanto, esta investigación se enfocó en caracterizar las propiedades antioxidantes de un extracto acuoso de pulpa de gulupa para evaluar su influencia en la producción de nanoestructuras de oro. Inicialmente, se realizó una revisión en la literatura para seleccionar el agente reductor verde de la biosíntesis, se determinó el uso de la Passiflora edulis (gulupa) y se separó la fruta y la cáscara. Se prepararon extractos acuosos de cada sección de la fruta y se evaluaron las propiedades antioxidantes en un periodo de 14 días utilizando las técnicas de cuantificación de fenoles tales, ABTS, DPPH y FRAP. Estas técnicas indicaron que la cáscara presenta mayor capacidad antioxidante que la pulpa y que el extracto sólido se puede utilizar hasta 7 días después de haber sido liofilizado. Posteriormente, se escogió el extracto acuoso de pulpa de gulupa como agente reductor de la biosíntesis. Luego, se planteó el protocolo de biosíntesis basado en el método sin semillas de nanobarras de oro, con el objetivo de analizar si el extracto seleccionado podía reducir diferentes tipos de nanoestructuras de oro durante la biosíntesis. Para ello, se realizó un diseño experimental de superficie de respuesta y se determinaron como variables de entrada la concentración de ácido cloroáurico (HAuCl4), borohidruro de sodio (NaBH4), nitrato de plata (AgNO3), extracto y tiempo de reacción. Como resultado se obtuvo que las concentraciones de estas variables de entrada son responsables de modular las propiedades morfológicas de las AuNPs. Adicionalmente, se caracterizaron las nanoestructuras obtenidas por medio de espectroscopía UV-Vis, microscopía electrónica de trasmisión (TEM) y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). Las dos primeras dieron a conocer que las muestras de AuNPs eran polidispersas pues se tenían múltiples tamaños de partícula y que las nanopartículas poseían más de una morfología. El FTIR brindó información de grupos funcionales presentes en las AuNPs, el extracto liofilizado y el CTAB, lo que permitió identificar que las AuNPs se encuentran recubiertas de CTAB y que también poseen grupos funcionales del extracto. En conclusión, se estableció una relación entre las propiedades antioxidantes y la formación de nanoestructuras de oro, demostrando que los extractos acuosos de pulpa y cáscara de gulupa con menor capacidad antioxidante tienen una baja probabilidad de formar estas nanoestructuras, según los parámetros experimentales. Se identificaron varios tipos de nanoestructuras, incluyendo semillas, esferas, barras y cubos, y se observó que las variaciones en los factores de síntesis afectan significativamente el resultado y las propiedades de las nanopartículas de oro gracias al análisis estadístico.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Biomaterial basado en alginato y gelatina para el desarrollo de cultivos tridimensionales
    (Universidad EIA, 2023) Ríos Vergara, Julieta; Echeverri Cuartas, Claudia; Toro, Lenka
    RESUMEN: los biomateriales en cultivo celular permiten imitar el comportamiento de la matriz extracelular (MEC) fielmente brindando soporte y nutrientes. La gelatina y el alginato de sodio son biomateriales muy utilizados en cultivo por su biocompatibilidad y baja citotoxicidad. Por otro lado, los esferoides celulares facilitan la formación de interacciones célula-célula en las tres dimensiones, como se encuentra en la fisiología de los organismos. En búsqueda de un cultivo celular que brinde la oportunidad de imitar ambos comportamientos, se planteó la encapsulación de esferoides en matrices Alg-Gel en tres proporciones distintas (50:50, 70:30 y 80:20) para encapsular esferoides de NIH3T3 (línea celular de fibroblastos de ratón) cultivados usando el método de gota colgante, a través del entrecruzamiento iónico con CaCl2 100 mM. Se caracterizaron las matrices de Alg-Gel (espectrometría de transformada de Fourier -FTIR-, evaluación de morfología, hinchamiento y degradación por gravimetría, evaluación de esterilidad y evaluación de citotoxicidad) y el cultivo de esferoides en sus pre y post encapsulación (microscopia óptica, microscopia de fluorescencia y ensayo MTT) con el fin de observar el comportamiento de estos y los posibles factores asociados a la matriz que influyan sobre su crecimiento y desarrollo. Al final se demostró que la matriz Alg-Gel 80:20 presentaba el mayor porcentaje de hinchamiento (34.91 %) demostrando una posible mayor presencia de poros; además, se evidenció que el medio de cultivo celular afecta la integridad de las matrices, dificultando su manipulación a largo plazo. Se determinó que el tamaño promedio de los esferoides antes de ser encapsulados era de 181.85 ± 9.70 μm y, además, se observó que el ensayo de MTT para la evaluación de los esferoides tuvo absorbancias bajas, aun cuando este se trataba de un esferoide viable, ya que se evidenció la formación de cristales de formazán y se observó la morfología de este por microscopia electrónica de barrido -SEM. Los esferoides encapsulados en las matriz Alg-Gel mostraron tener menor tamaño que el control (control = 211.55 ± 19.68 μm; 50:50 = 193.77 ± 18.67 μm; 70:30 = 191.20 ± 16.63;y 80:20 = 183.54 ± 19.14 μm), y la disminución de su tamaño se relacionó con la cantidad de Alg, lo cual brindaría la oportunidad de un cultivar esferoides con control de tamaño. Todas las matrices de Alg-Gel demostraron ser viables según la norma ISO 10993 tanto para los ensayos de citotoxicidad directa e indirecta a esferoides, resaltando el hecho que en ambos casos la matriz Alg-Gel 80:20 representaba una alta viabilidad, con porcentajes equivalente a 113.58 % (indirecta) y 99.36 % (directa). Estos resultados sugieren que la matriz Alg-Gel 80:20 puede tener un uso prometedor para la encapsulación de esferoides; sin embargo, se debe indagar más a fondo con respecto a los métodos de evaluación de esferoides para corroborar el efecto positivo de Alg. Además, se recomienda la implementación de métodos que mejoren las características en presencia del medio de cultivo de las matrices, en general.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Andamios con sistema liberador de oxígeno para su potencial aplicación en el cultivo celular
    (Universidad EIA, 2023) Arévalo Enriquez, Karol Andrea; Londoño López, Martha Elena
    RESUMEN: el campo de la medicina regenerativa y la ingeniería de tejidos ha logrado avances considerables en el ámbito de los trasplantes de tejidos y órganos mediante la creación de alternativas biológicas para recuperar, conservar o mejorar las funciones de los tejidos. A pesar de estos avances la regeneración de tejidos todavía no alcanza la funcionalidad completa, debido a la falta de suministro de oxígeno en las estructuras tridimensionales (3D) utilizadas como andamios en el cultivo celular. Esta situación se vuelve más complicada, especialmente en los tipos de células y tejidos que requieren niveles más altos de oxígeno, como las neuronas, los hepatocitos, el tejido cardíaco, óseo y pancreático. Para abordar este problema, se han investigado diversas estrategias para proporcionar un suministro sostenido de oxígeno tanto en entornos in vitro como in vivo. Los enfoques más recientes se centran en el desarrollo de biomateriales liberadores de oxígeno basados en fuentes generadores de oxígeno, como peróxidos sólidos encapsulados en matrices poliméricas, con el objetivo de mejorar la supervivencia celular en cultivos in vitro y promover la regeneración de tejidos. En este estudio, se han desarrollaron andamios con capacidad para liberar oxígeno mediante la técnica de congelación/descongelación. Estos andamios se componen de quitosano, gelatina y alcohol polivinílico, combinados con un sistema de micropartículas de policaprolactona que contienen peróxido de calcio, con el potencial de ser aplicados en el cultivo celular. Los andamios resultantes mostraron ser altamente porosos, lo que permitía una buena capacidad de absorción y una biodegradabilidad controlada. Además, se demostró que estos andamios eran capaces de suministrar oxígeno al medio durante 24 horas sin ser citotóxicos para las células evaluadas. Los resultados demuestran que el andamio de Q/Gel/PVA con mPCL/CaO2 desarrollado tienen un alto potencial para mejorar la supervivencia y funcionalidad celular en aplicaciones de ingeniería de tejidos.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Efecto de la modificación con ácido fólico sobre la vectorización de nanopartículas de Quitosano-Peg
    (Universidad EIA, 2023) Romero Ruiz, Daniela Paola; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia Elena
    RESUMEN: el cáncer es una de las enfermedades con una alta tasa de mortalidad en el mundo. Por lo tanto, existen diferentes tratamientos, y la quimioterapia es uno de los tratamientos más empleados. Sin embargo, no es especifico, ya que ataca tanto a células sanas como a cancerígenas. Ante esto, la nanotecnología propone el campo de la nanomedicina, que es una ciencia que aplica los conocimientos de la nanotecnología en el campo de la salud. Como resultado de la investigación biomédica, las nanopartículas se han explorado en diversos campos de la medicina. Uno de ellos es la administración de principios activos, donde se busca que los fármacos sean más específicos y solo ataquen a células cancerígenas. Por lo tanto, es necesario diseñar adecuadamente las nanopartículas, teniendo en cuenta parámetros como la carga superficial, el tamaño, la forma, el PDI, el potencial ζ, ya que estos afectan la estabilidad coloidal de las nanopartículas, de circulación e internalización celular, así como su adhesión e ingreso a las membranas celulares. Existen diferentes biomateriales para la preparación de las nanopartículas. El quitosano es uno de los polímeros más empleados debido a sus propiedades excepcionales. Este polímero tiene grupos amina libres (-NH2), los cuales le confieren propiedades químicas destacables, como su carga positiva y su capacidad de modificación química (Gonçalves et al., 2014). Sin embargo, las nanopartículas de quitosano presentan una limitación cuando se administran por vías con un pH neutro, ya que estudios previos han demostrado que no son estables en estas condiciones. Por lo anterior, el objetivo de este proyecto fue preparar nanopartículas de quitosano (Q) modificado con polietilenglicol (PEG) y ácido fólico (AF) mediante dos métodos. En ambos métodos, se utilizó Q modificado con PEG (QPEG), y las variaciones consistieron en que, en el primer método, se modificó el Q con AF para obtener QAF y las partículas se prepararon a partir de una mezcla de ambos polímeros; en el segundo método, se prepararon las partículas con QPEG y se realizó una modificación superficial con AF. Después de preparar las partículas mediante ambos métodos, se evaluaron su tamaño, índice de polidispersidad y su potencial ζ. Además, se analizó la estabilidad en condiciones fisiológicas simuladas (con un pH de 7,4, una temperatura de 37 °C y una fuerza iónica de 167 mM) para evaluar el efecto del método de modificación en la estabilidad de las partículas. Los resultados mostraron que ambos métodos permiten obtener nanopartículas menores a 200 nm. En cuanto al potencial ζ, el método de conjugación empleado no afecta este parámetro, ya que los valores no cambian. Adicionalmente, el valor obtenido (alrededor de 16 mV) indicaron una estabilidad electrostática mínima, aunque se debe tener en cuenta que el PEG proporciona una estabilidad estérica adicional. En relación con la estabilidad en condiciones fisiológicas las nanopartículas obtenidas mediante el segundo método son estables coloidalmente en las condiciones simuladas de pH, fuerza iónica y temperatura.
  • PublicaciónSólo datos
    Fabricación y caracterización de apósitos de Q/PVA combinados con cúrcuma y caléndula para el tratamiento de heridas
    (Universidad EIA, 2023) Cardona Ángel, Estefanía; Sánchez Cardona, Yesenia
    RESUMEN: las heridas son consideradas un problema de salud pública mundial, siendo una de las principales causas de muerte y morbilidad. Adicionalmente, los métodos de curación aún afrontan diversos desafíos, como la aparición de nuevas lesiones debido a la adherencia de los apósitos, infecciones, la no biocompatibilidad o la pérdida de fibras. Sumado a esto, en Colombia se deben importar dichos productos, los cuales se ven comprometidos debido a los tiempos de entrega, disponibilidad y embalaje. En consecuencia, en el presente trabajo se desarrollaron apósitos de quitosano (Q) y alcohol-polivinílico (PVA), combinados con extractos de cúrcuma (Cur) y caléndula (Cal), por medio de ciclos de congelación/descongelación y secado. Se realizaron diversas caracterizaciones, como FTIR, SEM, porcentaje de hinchamiento, porosidad y degradación. Además, se evaluó la tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR), capacidad de absorción de exudados (exudados finos y gruesos) y propiedades mecánicas con los apósitos secos y húmedos. Se obtuvieron andamios de Q/PVA porosos, con porosidades mayores al 70 %, se encontró que la adición de caléndula (C1_Cal) al quitosano (C1) disminuía significativamente (p<0,05) este porcentaje. En las muestras se obtuvieron redes interconectadas, con diferentes tipos y tamaños de poros, y en los controles se observaron estructuras porosas heterogéneas. Las muestras presentaron tamaños de diámetros de poros variables entre 0,4-43,5 µm. Se observó que la adición de extractos aumentaba el tamaño del diámetro de poro en M1 y C1, los cuales presentaron diferencias significativas (p<0,05) con respecto a las muestras con extractos. El porcentaje de hinchamiento varió de 127±73,3 a 685±349 %, donde se observó que la adición de caléndula (C1_Cal) al quitosano (C1) disminuía significativamente (p<0,05) el hinchamiento. Por otro lado, la pérdida de masa indicó que las muestras mantienen su estructura y forma durante 28 días; se presentaron pérdidas de masas inferiores al 30% en las muestras a los 28 días, pero en los controles estas pérdidas fueron mayores, perdiendo más del 70 % de su masa (C1). En este apósito, al adicionar extractos (C1_Cal y C1_Cur) el porcentaje de degradación aumentó significativamente (p<0,05) y se evaluaron hasta el día 14 ya que en este punto se degradaron. La WVTR varió entre 79,78±9,80–111,91±29,09 g/m2h. La adición de extractos en las muestras disminuye la WVTR general significativamente (p<0,05). Finalmente, la capacidad de saturación de exudado fino varió entre 0,1720±0,0355 a 0,435±0,03 (ml/cm2) y el exudado grueso entre 0,254±0,004 a 0,59±0,11 (ml/ cm2), la adición de extractos no tuvo un efecto significativo en la absorción. En cuanto a la resistencia a la tracción máxima en los apósitos húmedos fue de 89,65±15,6 kPa. En los apósitos secos la resistencia máxima fue de 34924±1519 kPa. Al evaluar la resistencia a la tracción de las muestras húmedas se encontró que la adición de caléndula aumentaba dicha resistencia. Pero, ocurría lo contrario en las muestras secas, donde la resistencia a la tracción, tanto de las muestras como de los controles, disminuyó significativamente (p<0,05) con la adición de ambos extractos.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Formation of three-dimensional cell culture of colorectal carcinoma cells for possible applications in alternative cancer treatment in vitro
    (Universidad EIA, 2023) Parias Carreño, Andrés Felipe; Toro, Lenka
    ABSTRACT: according to the Global Cancer Observatory, colorectal cancer (CRC) is the third most recurrent cancer worldwide and in Colombia. For 2022, the American Cancer Society previewed that it will be the cause of death of 52,580 persons. Current conventional treatments can generate adverse effects and there is a need for new alternative methods to fight this disease. In order to test these new alternative methods, there is a need for a model that correctly represents the human tissue microenvironment to determine the possible effect of these new treatments. 3D models have the ability to form cell-to-cell interactions, mimic in vivo inflammatory response, develop drug resistance and allows the possibility for evaluating the treatment targeting capabilities. In this work the use of 3D cancer cell cultures is proposed as a possible model for the evaluation of novel alternative methods to fight colorectal cancer. The main objective of this project is to evaluate the ability of cancer cell line Caco-2 to form a 3D cell culture for possible applications in alternative colorectal cancer treatment. For the project execution, the culture conditions for 2D cell cultures were established based on a literature review in order to determine the 3D cell culture conditions. For the formation of the 2D culture and subcultures different experimental setups were tested to identify the best conditions for the 2D cell culture. The 3D cell culture was formed using the hanging drops method in droplets of 25 µL to obtain Caco-2 derived spheroids. The spheroids growth formed with different cell concentrations was observed to determine which conditions provided the best results for the formation of the spheroids. After the spheroids were formed the viability was evaluated by measuring the metabolic activity of the cells in the spheroids and the response to fluorescent dyes. To evaluate the proliferation a measure of the diameter of a single cell inside the droplet was recorded in day 1 and compared to the diameter of the spheroids formed. Morphology was observed under Scanning Electron Microscopy and all the results were evaluated using statistical analysis to determine the significance. As a result, Caco-2 derived spheroids were formed in 6 days under different cell concentrations with average diameters ranged between 70 and 80 µm in complete culture media supplemented with 20% FBS and 0.1% gentamycin with no additional supplements.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Evaluación de una formulación sólida basada en nanopartículas de resveratrol con potencial aplicación en el tratamiento de la retinopatía diabética
    (Universidad EIA, 2023) Correa Ochoa, Laura; Araque Marín, Pedronel; González Pérez, Juliana; Londoño López, Martha Elena
    RESUMEN: La diabetes mellitus es una de las enfermedades más comunes que atañe a la sociedad y el número de personas que se ven afectadas por sus complicaciones presenta un crecimiento exponencial. Dentro de dichas complicaciones, una de las más preocupantes es la pérdida de visión causada por la retinopatía diabética (RD), la cual se caracteriza por daños en la microvasculatura de la retina, incluyendo microaneurismas, degeneración capilar y excesiva neovascularización. A pesar de que ya existen algunos tratamientos para disminuir la RD, tales como fotocoagulación, vitrectomía o inyecciones intravítreas, estos son invasivos y generan efectos secundarios que afectan la visión. Ante esto, surge la necesidad de investigar otras alternativas de tratamiento, las cuales sean menos invasivas y más efectivas, con el fin de disminuir el riesgo. Frente a este panorama, desde la Universidad EIA se ha planteado un tratamiento alternativo basado en una nanoemulsión (NE) con resveratrol, como principio activo, la cual se vale de la alta biodisponibilidad que confieren este tipo de sistemas de encapsulación y de las propiedades antioxidantes y antiangiogénicas que se le atribuyen al resveratrol; para posicionarse como una potencial aplicación para el tratamiento de la RD. Sin embargo, durante su desarrollo, se han presentado complicaciones frente a la estabilidad de la NE, lo que ha impedido la continuación del proyecto a pruebas biológicas in vitro. Por tanto, en la presente investigación fue evaluado el estado de agregación sólido de la formulación como opción para mejorar su estabilidad durante su almacenamiento y posterior aplicación. Para ello, diferentes alternativas de la nanoemulsión sólida fueron caracterizadas a nivel morfológico mediante microscopía electrónica de transmisión de barrido (STEM) y dispersión de luz dinámica (DLS); a nivel estructural a través de espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier y pH; y a nivel de estabilidad coloidal mediante el monitoreo del tamaño de partícula promedio en el tiempo. Durante el proceso de obtención, se evaluó el tipo de polímero estabilizante y el tipo de disolvente para la reconstitución. Posteriormente, se obtuvo una nanoemulsión sólida de resveratrol estabilizada con alcohol polivinílico y reconstituida en disolución amortiguadora de fosfatos (PBS) con un pH promedio igual a 7,39 y conformada por partículas de tamaño promedio menor a 500 nm y distribución moderadamente polidispersa. Además, esta demostró ser más estable que en su estado líquido y que la liofilización no alteró su estructura química original. Por último, a través del ensayo de reducción metabólica de MTT, se midió la citotoxicidad de la formulación sólida reconstituida en PBS sobre células microvasculares endoteliales de la retina humana (HRMECs). A partir de él se determinó que a concentraciones inferiores a 20 % (v/v), la NE no tiene efectos severamente citotóxicos; lo que la hace viable para su aplicación a nivel in vitro. De esta forma, con los resultados se comprobó que la formulación tiene potencial aplicación para el tratamiento de la RD.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Sistemas de nanotransporte de principios activos usados en terapias para el síndrome de Dravet basados en quitosano
    (Universidad EIA, 2023) Mejía Ciro, Karen; Echeverri Cuartas, Claudia Elena
    RESUMEN: el síndrome de Dravet es una encefalopatía epiléptica de grado muy severo que se inicia en el primer año de vida, con crisis habitualmente desencadenadas por la fiebre, a las que sigue una epilepsia farmacorresistente. Una alternativa para el tratamiento de esta enfermedad ha sido la administración de valproato, el cual ha demostrado controlar las crisis febriles y epilépticas, aunque no tiene tanta eficiencia; lo cual, se debe a la dificultad del medicamento para atravesar la barrera hematoencefálica, por lo que la concentración requerida del principio activo no logra llegar las personas que padecen esta enfermedad. Lo anterior, abre la posibilidad de encapsular el valproato en nanopartículas para favorecer su liberación controlada y dirigirlas al lugar específico donde se requiere, potenciando así el efecto deseado. Para ello, se seleccionó el polímero quitosano, pues es biocompatible, biodegradable y bioactivo. Con base en lo anterior, se propuso un sistema para encapsular valproato, usado en terapias contra el síndrome de Dravet, en nanopartículas basadas en quitosano, como una primera aproximación que podría llegar a mejorar la efectividad del tratamiento. Para lograr lo anterior, se identificó el método de encapsulación de valproato en las nanopartículas. Se prepararon nanopartículas sin valproato a las cuales se les realizó un análisis de estabilidad en el tiempo a temperatura fisiológica (37 °C) y de almacenamiento (25 °C) por un período de 30 días. Posteriormente, a las nanopartículas con valproato se les midió la eficiencia de encapsulación y capacidad de carga, para evaluar su utilidad como sistema de nanotransporte. Se pudo obtener nanopartículas con un tamaño inferior a 200 nm y un PDI inferior a 0,3, por lo que tendrían un potencial uso para la liberación controlada valproato. Se concluyó que es posible la encapsulación de valproato en nanopartículas de quitosano, con un potencial uso en el tratamiento del síndrome de Dravet.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Sistema de liberación de vitamina D a partir de nanopartículas de poli éter éter sulfona sulfonado (sPEES)
    (Universidad EIA, 2023) Castañeda Mesa, Mariana; Tobón Fernández, Juliana; Agudelo Pérez, Natalia Andrea; Echeverri Cuartas, Claudia Elena
    RESUMEN: el presente trabajo de grado plantea la obtención de nanopartículas poliméricas de poli éter éter sulfona sulfonado (sPEES) para la encapsulación y liberación de vitamina D, como potencial tratamiento para la deficiencia de esta en el cuerpo humano. Se resalta la pertinencia del proyecto por la alta recurrencia de hipovitaminosis D a nivel global y las falencias de los métodos de suplementación actual. Se obtuvieron las nanopartículas de sPEES con y sin vitamina D, siguiendo la técnica de entrecruzamiento iónico y purificando con ultrafiltración por centrifugación. Se estableció que la cantidad máxima de principio activo que puede ser cargado en las nanopartículas es de 2,7 mg, con la que se obtuvo un tamaño menor a 200 nm y un índice de polidispersidad de 0,24. Para dicha cantidad de vitamina D se observó una eficiencia de encapsulación de 99,89 % y una capacidad de carga de 16,97 %, la cual es comparable con otros sistemas reportados en la literatura científica. Posteriormente, se evaluó la estabilidad del sistema analizando el tamaño (por dispersión de luz dinámica) y la carga superficial (por potencial ζ) en diferentes soluciones amortiguadoras para simular diferentes vías de administración, los valores de pH empleados y la vía de administración a la que corresponden fueron: 9,2 (intranasal), 7,4 (intravenosa), 7 (intramuscular), 5,5 (oral a nivel del intestino delgado) y 2 (oral a nivel del estómago). A partir de lo anterior, se determinó que las nanopartículas de sPEES con vitamina D evaluadas a pH 5,5, tuvieron tamaños inferiores a 160 nm y polidispersidades cercanas, e incluso inferiores, a 0,2. Con base en dichos resultados, se consideró que para este tipo de sistema (nanopartículas de sPEES con vitamina D) se podría usar la vía de administración oral. Finalmente, se determinó el perfil de liberación del sistema con un ensayo de diálisis, empleando membranas de poli éter sulfona (PES) de 10 kDa, simulando condiciones de temperatura fisiológica y de pH a 2 y 5,5 a los que se les añadió Tween 80, con el fin de favorecer la liberación del principio activo. En el medio de pH 2 se alcanzó un porcentaje de liberación de casi 8 % en 6 horas, en el cual se obtuvo un pico máximo a las 3,5 horas, mientras que para el medio de pH 5,5 se obtuvo un porcentaje de liberación cercano al 2 % en el mismo periodo de tiempo. La cinética de liberación se ajustó al modelo de Higuchi’s para ambas soluciones y se obtuvieron parámetros de ajuste que indican una correcta representación del sistema.
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    Sistema para la detección de la depresión a partir del procesamiento, análisis y reconocimiento de patrones en señales fisiológicas
    (Universidad EIA, 2023) Alzate Márquez Mateo; Torres Villa, Róbinson
    RESUMEN: se propone la creación de un sistema para la detección de la depresión, basado en la adquisición y procesamiento de señales de ECG y PPG, seguido por el desarrollo de un algoritmo para la clasificación y detección de patrones. El objetivo principal es lograr una clasificación precisa de un individuo en un grupo de depresión o no depresión, logrando en última instancia la detección correcta del problema mencionado. Esto se logró mediante el análisis de un conjunto de variables fisiológicas tomadas de las señales de PPG y ECG, utilizando un protocolo experimental llamado 'script-driven imagery' adaptado al paradigma actual, aplicado a individuos del Centro Médico de Alta Especialidad del Bajío T1 en León, México. Las variables utilizadas incluyen la variabilidad de la frecuencia cardíaca, el tiempo de tránsito del pulso, la frecuencia cardíaca, la señal de respiración, la coherencia fisiológica de cada una y el índice de coherencia global, así como otras variables relacionadas con la frecuencia seleccionadas en función de una revisión bibliográfica. Posteriormente, se desarrolló un programa en Python para el procesamiento y obtención de los valores de las variables mencionadas para su posterior uso en un código de aprendizaje automático. Se realizó una prueba con un modelo de aprendizaje automático múltiple para determinar que el algoritmo de clasificación binaria que mostró el mejor rendimiento fue un Bosque Aleatorio, con una sensibilidad y precisión del 76% para el grupo de validación, aunque se lograron porcentajes más altos con grupos más pequeños de individuos. También se llevó a cabo una revisión del rendimiento de las mejores características en el algoritmo para identificar qué variables pueden tener un mayor impacto al intentar detectar un estado depresivo en un individuo.
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    Dispositivo para la estimación del efecto de una cámara de estimulación multisensorial en las señales fisiológicas de un ser humano
    (Universidad EIA, 2023) Neira Gómez, Ana Sofía; Torres Villa, Róbinson Alberto; Quintero Zea, Andrés
    RESUMEN: debido al crecimiento global de la meditación en el ámbito de la medicina complementaria, la empresa Hiroki 360 en Medellín, Colombia, desarrolló una cámara de estimulación multisensorial con la finalidad de potencializar los efectos de la meditación a través de experiencias sensoriales. Sin embargo, buscan respaldar sus beneficios mediante la fabricación de un dispositivo capaz de adquirir y procesar ciertas señales fisiológicas que provean información relevante para cuantificar los efectos de las cámaras de bienestar en la salud de los usuarios. Para la ejecución de este proyecto, se siguieron tres etapas clave. En primer lugar, se implementó un dispositivo capaz de adquirir las señales fisiológicas asociadas al bienestar: ECG, EEG y PPG. En segundo lugar, se desarrolló una aplicación que incorpora un modelo para la estimación de índices del estado bienestar, a partir del procesamiento de estas señales. Por último, se registró la actividad fisiológica de varios voluntarios durante una sesión de meditación en la Kamara de bienestar por medio del dispositivo implementado. Una vez construido un banco de señales se exploraron posibles correlaciones entre las señales obtenidas y los momentos de estimulación sensorial proporcionados en la cámara. Para ello se hizo uso de indicadores efectivos del estado de bienestar como la coherencia fisiológica, la variabilidad de la frecuencia cardiaca (HRV), la frecuencia respiratoria, entre otros. Y se aplicaron análisis estadísticos para evaluar los parámetros. Dentro de los resultados obtenidos se encuentra una disminución significativa de la frecuencia cardiaca y la frecuencia respiratoria entre el momento de llegada y minutos antes de finalizar la meditación. Asimismo, se observaron aumentos de los parámetros SDNN, PNN50 y RMSSD que sugieren un aumento en la actividad del sistema nervioso parasimpático relacionado con el estado de relajación. Estos hallazgos, sugieren un incremento en el nivel de bienestar en comparación con el estado inicial de los voluntarios. Sin embargo, se registraron bajos niveles de coherencia fisiológica durante toda la meditación y no fue posible encontrar una relación clara entre los resultados de todos los parámetros en cada uno de los momentos de meditación y las medidas de bienestar subjetivas.
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    Prototipo de simulador de acceso venoso central y periférico
    (Universidad EIA, 2023) Arroyo Benavides, Maria Camila; Arango Medina, Pedro; Montoya Góez, Yesid
    RESUMEN: El acceso venoso central (AVC) implica la inserción de un Catéter Venoso Central (CVC) en la vena yugular derecha o subclavia para extraer sangre y administrar tratamientos. Junto con el Acceso Venoso Periférico (AVP), procedimiento en el cual se utiliza un catéter central de inserción periférica (PICC), es una alternativa útil para tratamientos intravenosos a largo plazo, son procedimientos esenciales realizados por profesionales de la salud, como anestesiólogos, intensivistas, pediatras, emergenciólogos y cirujanos. En adición, la guía ecográfica ha demostrado ventajas sobre la técnica basada solo en referencias anatómicas, reduciendo complicaciones. Este procedimiento invasivo puede llevar a complicaciones que varían en gravedad, como embolia aérea, perforación de grandes venas, punción arterial, trombosis venosa y neumotórax. Es por esto por lo que la capacitación es esencial para los profesionales de la salud que realizan estos procedimientos, y la formación en simuladores ha demostrado mejorar la tasa de éxito y reducir complicaciones debido a que ofrecen un entorno controlado para practicar y perfeccionar habilidades antes de procedimientos en pacientes reales. Con base en esto, se planteó el desarrollo de un simulador para entrenamiento en acceso venoso central y periférico
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    Mecanismo ergonómico para el sistema de sujeción para dispositivos de laparoscopia
    (Universidad EIA, 2023) Chalita Ganem, Myriam Yamile; Montoya Góez, Yesid
    RESUMEN: los procedimientos por laparoscopia son aquellos que se realizan para visualizar e intervenir en la cavidad abdominal y pélvica. Hoy en día estos son preferidos ya que, a diferencia de los procedimientos tradicionales que realizan una incisión grande, estos necesitan pequeñas incisiones siendo estas menos invasivos. Adicional a esto, la laparoscopia conlleva beneficios para los pacientes, como la recuperación y retorno a actividades cotidiana más rápido. A pesar de estos beneficios, el uso prolongado de las herramientas para realizar estas cirugías puede crear efectos adversos osteomusculares a largo plazo en los cirujanos y personal médico asistencial que hace uso de ellos. Este problema se asocia al diseño no ergonómico en las asas, el cual puede causar que se tomen malas posiciones durante su uso. En este trabajo de grado, se presenta el desarrollo de un diseño ergonómico para el sistema de sujeción de dispositivos de laparoscopia. Los resultados mostraron que el rediseño ergonómico reduce los ángulos en la muñeca tomados durante procedimientos de manera continua, logrando una posición neutra. Además, el diseño es capaz de soportar las fuerzas aplicadas con la mano sin deformarse ni quebrarse.
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    Detección automática de redes neuronales en estado de reposo a partir de componentes independientes con clasificadores neurales
    (Universidad EIA, 2011) Zuleta Escobar, Sara; Rascovsky, Simón
    RESUMEN: Este estudio presenta un método para la clasificación del componente Default Mode Network de las redes en estado de reposo por medio de las redes neuronales ART 1 (teoría de la resonancia adaptativa 1) y Mapas Autoorganizativos de Kohonen. Primero se expone en el marco de referencia los temas necesarios para el entendimiento del trabajo de grado, contando con un abordaje amplio a los tipos de redes neuronales utilizadas. Posteriormente se plantea el desarrollo del proyecto, incluyendo la población, los métodos de adquisición de las imágenes, preprocesamiento, análisis de componentes independientes y procesamiento; después de haber determinado los modelos que satisfagan el reconocimiento de patrones, se procede al entrenamiento y clasificación de los dos tipos de redes. A continuación se demuestra que los tipos de redes neuronales artificiales propuestas difieren en resultados, siendo la ART 1 reproducible para este tipo de abordajes con la certeza de la convergencia de la red para un buen entrenamiento y la red tipo Kohonen descartada por la incapacidad de diferenciar el Default Mode Network de las demás redes en estado de reposo. Finalmente se realiza una discusión en la que se hace una comparación con otros métodos encontrados en la revisión bibliográfica, se concluye acerca del proyecto y se presentan una serie de recomendaciones para futuras modificaciones.
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    Sistema liberador de medicamentos naturales para la cicatrización de heridas
    (Universidad EIA, 2011) Aristizábal Giraldo, Jaime Alberto; Nieto Buriticá, Diana Cristina; Londoño López, Marta Elena
    RESUMEN: En el presente trabajo se pretende mostrar el desarrollo de un sistema liberador de medicamentos naturales como el Aloe vera, que tenga como principal contribución ayudar a la cicatrización de heridas dérmicas superficiales, con el fin de mejorar el proceso haciéndolo menos traumático para el paciente y mejorando la efectividad agilizando la recuperación. La construcción del sistema se realizó tomando como base el Poly (vinyl alcohol) o PVA para obtener una matriz polimérica que permitiera almacenar el Aloe Vera y liberarlo en el lugar de la herida. Se realizó una evaluación de los diferentes procesos de obtención de la matriz polimérica, para determinar cuál era el más adecuado para albergar un medicamento que puede tener una rápida degradación debido a su naturaleza orgánica. La elección del método de adquisición de los hidrogeles se realizó teniendo en cuenta sistemas químicos y físicos en los cuales el proceso de entrecruzamiento se realiza por medio de radiación o diferentes ciclos de congelamiento y descongelamiento. Para determinar el comportamiento de la matriz liberadora de medicamento, se realizaron diferentes ensayos mediante los cuales se determinaron propiedades mecánicas y químicas. Además, se evaluó el comportamiento liberador del sistema, por medio de ensayos de cinética de liberación.