Biomateriales y Electromedicina

26 de Septiembre de 2017

Biomateriales y Electromedicina

Proyecto
Descripción
Investigador responsable
Entidad financiadora
Imagen
Image processing for skin ulcers in tropical areas
Este proyecto está orientado a la investigación básica sobre técnicas de procesamiento de imágenes aplicadas a imágenes ópticas, hiperespectrales y ultrasónicas. El objetivo es extraer características de estas imágenes que pueden tener el potencial de mejorar el diagnóstico y la monitorización del tratamiento de las úlceras de la piel en las unidades de atención primaria de salud en zonas tropicales. Duración: 2 años (2016-2017)
July Andrea Galeano Zea
SticAmSud
Desarrollo de una plataforma XYThetaZ de presiòn submicrométrica para escritura directa de substratos.
Este proyecto se centra en la la construcción de un sistema de escritura directa basado en láser, para el desarrollo de actividades de fotolitografía sobre substrato de silicio. Este sistema es desarrollado con miras a la creación de un laboratorio que permita hacer los procesos de micro- fabricación básicos en la ciudad de Medellín-Colombia. Duración: 1 año (2016)
July Andrea Galeano Zea
EAFIT-ITM
Implementación de un sistema de micropocisionamiento absoluto de cultivos celulares en microscopía óptica.
Mediante este proyecto se han desarrollado patrones micro-estructurados que una vez adaptados a cajas de pétri o cajas de pozos de cultivos celulares, permitan posicionar el cultivo celular en un área previamente observada bajo microscopio óptico. Estos patrones, en conjunto con la técnica de woundhealing, han sido utilizados para el análisis de células de cáncer hepático. Duración: 2 años (2015-2017)
July Andrea Galeano Zea
FEMTO-ST - ITM
Desarrollo de un simulador computacional de señales eléctricas de ganglios basales en coordenadas oblicuas para fines de entrenamiento en neurocirugía estereotáctica
Duración: 2 años. El 70% de pacientes con enfermedad de Parkinson (enfermedad neurológica que afecta las habilidades motoras del individuo) son susceptibles de corregirse mediante la implantación de un dispositivo denominado Estimulador Cerebral Profundo (DBS por sus siglas en inglés), que actúa a modo de marcapasos y modula en amplitud y frecuencia las señales de estimulación electroquímica de los núcleos neuronales comprometidos en dicha enfermedad. Esto genera un sustancial incremento en la calidad de vida de los pacientes. La implantación del dispositivo de DBS debe hacerse a través de un procedimiento quirúrgico que involucra una estricta planeación, la cual consiste en la toma de imágenes cerebrales pre-quirúrgicas a través de técnicas de tomografía y de resonancia magnética nuclear, localización de la estructura cerebral donde se implantará el dispositivo y posteriormente la utilización de un marco estereotáctico que le permite al neurocirujano el posicionamiento durante el procedimiento quirúrgico. El cirujano introduce electrodos intracerebrales que permiten visualizar y escuchar la actividad cerebral en diferentes estructuras anatómicas compuestas de gran cantidad de núcleos neuronales, lo cual brinda información de la localización de la diana quirúrgica. Con el fin de evitar que el neurocirujano residente interactúe con modelos animales o con pacientes vivos, es deseable contar con un sistema de entrenamiento virtual que permita alcanzar el objetivo planteado. Dado que los sistemas actuales son muy costosos y los que se basan en las señales intracerebrales son muy escasos, se propone desarrollar un simulador computacional en Matlab de señales eléctricas de ganglios basales con fines de entrenamiento dirigido al campo de la neurocirugía, basado en técnicas de modelado lineal paramétrico y de una estrategia desarrollada por el investigador principal en su tesis de maestría con el fin de determinar el modelo determinista del simulador.
Sebastián Roldán Vasco
ITM
Desarrollo de un sistema de diagnóstico asistido de disfagia en pacientes con desórdenes neuromotores, basado en procesamiento señales no invasivas
Duración: 3 años. Patologías como Parkinson, Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA), y accidentes como Trauma Encéfalo Craneano (TEC) y Accidente Cerebro Vascular (ACV) están fuertemente ligados a la disfagia, que adicional a la patología de base, implica riesgos como la neumonía por aspiración, desnutrición y deshidratación. De acuerdo con datos suministrados por la Organización Mundial de la Salud (OMS), entre un 27% y 50% de pacientes que han sufrido un ACV, padecen de disfagia. En Colombia, el ACV tiene una incidencia de 120 individuos por cada 100.000 habitantes y una prevalencia de 500 a 800 personas por cada 100.000 habitantes. En la actualidad los problemas de disfagia se diagnostican a través de técnicas tales como broncoscopia, videofluoroscopia, o evaluación clínica. Siendo estas técnicas altamente subjetivas y dependientes del entrenamiento y la experiencia del personal asistencial. Adicionalmente, a los pacientes con disfagia se les somete a un proceso de rehabilitación donde es difícil cuantificar su evolución e igualmente, se evalúa de forma subjetiva por el médico tratante. Así, el problema radica en que el personal asistencial no cuenta con herramientas diagnósticas cuantitativas para la toma de decisiones en la rehabilitación de la disfagia. Como respuesta a este problema se propone desarrollar un sistema de diagnóstico asistido para pacientes con disfagia oral basado en electromiografía de superficie y auscultación cervical, que permita evaluar de forma no invasiva permite evaluar el comportamiento electrofisiológico del proceso de deglución a partir del procesamiento de las señales propuestas, y el desarrollo de sistemas de reconocimiento de patrones, y de esta manera llegar a un diagnóstico objetivo del estadio y evolución de la enfermedad. Para el desarrollo del sistema propuesto, se requiere la realización de un estudio observacional que incluye tanto pacientes sanos como pacientes con disfagia pre-oral, oral o faríngea diagnosticada. El estudio va orientado al desarrollo de los algoritmos de procesamiento de señales y reconocimiento de patrones y a la evaluación de la factibilidad de los mismos. Los datos serán recolectados durante la evaluación de rutina de los pacientes seleccionados, de tal forma que estas mediciones no implican ningún cambio o variación alguna en el tratamiento, seguimiento y el manejo del paciente. El registro de sEMG y la auscultación cervical son métodos no invasivos que implican un menor riesgo para el paciente frente a técnicas como la videofluoroscopia que es considerada el "Gold estándar". De esta forma, los resultados de este proyecto permitirán en el mediano plazo la implementación de una herramienta de diagnóstico asistido no invasiva, que permita objetivar la evaluación clínica de pacientes con disfagia orofaríngea, proporcionando información cuantitativa para el seguimiento del proceso de rehabilitación.
Sebastián Roldán Vasco (co-investigador)
Colciencias
Diseño de nanoparticulas de oro biofuncionalizadas y estimuladas mediante campos electromagneticos. Evaluacion de su efecto en celulas tumorales de piel

Duración: 3 años. Se calcula que la incidencia de cáncer alrededor del mundo será de 102 casos por cada 100000 habitantes para 2020 [1], siendo el cáncer de piel el tipo de carcinoma de mayor frecuencia epidemiológica. En Colombia, 17.6% de los carcinomas que se presentaron en 2010 correspondieron a cáncer de piel [2]. Hoy día se usan múltiples terapias con el fin de combatir los diferentes tipos de carcinomas de piel (melanomas, carcinomas escamo-celulares y baso-celulares), dentro de las que se destacan la escisión con evaluación de márgenes, radioterapia, curetage y electro disección, criocirugía, cirugía micrográfica de Mohs, terapia fotodinámica, el 5-fluorouracilo tópico, la terapia con Imiquimod tópico y el láser con dióxido de carbono. A pesar del abanico de técnicas terapéuticas con las que se cuenta, estas terapias generalmente se acompañan de efectos secundarios. Es por esto que cobra interés el estudio de nuevas alternativas basadas en ingeniería de tejidos que potencialmente pueden aumentar la efectividad de los resultados anticancerígenos y disminuir la aparición de efectos adversos. En este escenario, se cuenta con dos alternativas prometedoras en el tratamiento de la enfermedad: la nanomedicina y la estimulación eléctrica celular. Por separado, cada una de ellas ha mostrado resultados preliminares in vitro que son aceptables. Dentro de las técnicas de nanomedicina usadas en cáncer, se tiene que las nanopartículas de oro (GNP) biocompatibles han mostrado efectividad en modelos animales frente a la muerte de células cancerígenas y a la disminución del tamaño de tumores, ya que al absorber fuertemente la radiación cercana al infrarrojo actúan como fuentes de hipertermia local. Con el fin de aumentar los efectos biológicos de las GNP, se procede con la biofuncionalización o activación superficial para asegurar anclaje de surfactantes, proteínas y factores tisulares necesarios. Con relación a los campos eléctricos, se tienen tres técnicas que han sido usadas en cultivos celulares humanos con éxito: la electro-quimioterapia, los campos eléctricos nano-pulsados y la ablación. La primera hace uso de la técnica de electroporación para promover la liberación de fármacos anti-cancerígenos al interior de la célula mediante cambios temporales en el tamaño de poro de la membrana celular; la segunda genera aumento de la temperatura en el sitio del electrodo mediante la aplicación de radiofrecuencias y la tercera, produce apoptosis mediante la aplicación de altos voltajes por generación de poros permanentes en la membrana de las células diana. Teniendo en cuenta lo anterior, la pregunta de investigación plantea qué puede ocurrir a nivel celular cuando se combinan ambas técnicas que, por separado, muestran beneficios frente a las terapias convencionales. Es por esto que el presente proyecto busca evaluar la respuesta en líneas celulares humanas cancerígenas a través de la aplicación conjunta de las dos terapias basadas en técnicas de ingeniería.
María Elena Moncada
Colciencias