Exoesqueletos, biosensores y dietas genéticas, invenciones desde los PAP para la salud

Por Dulce Figueroa Santana

Exoesqueletos para niños

Para amplificar el movimiento las personas con problemas motrices como paraplejia, displejia, parálisis parcial o total del cuerpo, el equipo de trabajo interdisciplinario del PAP Desarrollo Tecnológico para la Sustentabilidad Ambiental, Energética y Alimentaria pensó en una estructura que fuera capaz de aliviar las limitaciones en cuanto al movimiento del cuerpo humano. De esta manera, nació la idea de crear exoesqueletos para rehabilitar en particular, niños de 6 a 11 años con problemas motrices congénitos.

Este mismo Proyecto de Aplicación Profesional, en una línea distinta, trabajó el año pasado en el desarrollo de un respirador portable, de bajo costo para hospitales en comunidades pequeñas del estado, así como en la sintetización de sanitizantes económicos y de rápida acción, a base de nanopartículas de cobre para que pequeñas organizaciones no gubernamentales pudieran seguir operando sin riesgos. En esta primavera, pudieron continuar con el abordaje de otros proyectos como la invención de estos exoesqueletos.

Un exoesqueleto es una estructura externa al cuerpo que tiene la función de proteger o amplificar la fuerza de este. Existen en los arácnidos, en los crustáceos, y en un gran número de seres vivos. Con esta inspiración, alumnos y asesores desarrollan estas prótesis para muñecas, codos y hombros.

"La proyección a futuro es que puedan unirse y pasar de una articulación a una rehabilitación más integral de varios movimientos simultáneamente", completa Fermín Castro, profesor asesor del PAP.

El proyecto se encuentra en la fase de diseño mecánico a partir de la revisión de literatura previa. En esta etapa, también se analizan los procesos de manufactura, los materiales y el diseño de software adecuado, así como un análisis financiero a escala local sobre los costos en Jalisco.

"Esto lo queremos hacer una publicación y mandarlo a un congreso o revista indexada, es nuestro deber de científicos que se siga divulgando y transmitiendo esta tecnología", añade Castro.

El equipo de este PAP está conformado por ingenieros mecánicos, industriales, financieros, químicos, biotecnólogos, nanotecnólogos, y están abiertos a la recepción de ingenieros electrónicos y en sistemas.

Biosensores de glucosa

Obtener la lectura de la glucosa en sangre requiere de una técnica desechable e invasiva. Con la intervención del PAP Programa de Apoyo a la Investigación y Desarrollo de Nanociencias y Nanotecnologías I y II, se han podido atender las necesidades de investigación para el proyecto biosensores nanoestructurados para la detección de glucosa en fluidos distintos a la sangre.

El proyecto, coordinado por Elsie Araujo, del Departamento de Matemáticas y Física del ITESO y profesora en la UAB de Materiales Avanzados y Nanociencia, explora la posibilidad de aumentar la sensibilidad de la glucosa en fluidos como saliva, sudor u orina, a fin de implementar un dispositivo de medición continua o periódica, que no sea desechable. Este monitoreo no invasivo de niveles de glucosa, va dirigido principalmente a pacientes diabéticos.

La adquisición de esta señal es por medio de métodos fisicoquímicos o amperométricos, explica Araujo.

Fig 1. Fotografía de un sensor medidor de glucosa y su prueba eléctrica. Cortesía de Elsie Araujo

"Es decir, que se necesitan electrodos nanoestructurados que puedan captar los cambios en la corriente, los cambios resistivos y los puedas relacionar con los niveles de concentración de glucosa. Por supuesto hay una matemática detrás, física para que aparezca eventualmente una lectura".

Estos sensores requieren un bioelemento, una molécula biológica de reconocimiento de la glucosa.

"Estos chicos tienen todas las herramientas para manipular estos elementos y hacerles modificaciones para poder anclarlas sobre las superficies de estas nanoestructuras… es multidisciplinario. Hay fenómenos físicos y químicos, hay manipulación de sustancias, por eso se necesitan estudiantes de ingeniería química. Se fusionan los conocimientos hacia un sentido lógico, respecto a las otras áreas". Completa la profesora.

Se plantea que el proyecto, que ahora está enfocado en la detección de glucosa, detecte virus o secuencias de DNA más adelante.

Dietas inteligentes a partir de tus genes

Con el propósito de atender la salud de los adultos con obesidad, el PAP Innovación para la Salud trabaja en dos escenarios: el diseño de dietas inteligentes a partir de 10 variantes genéticas, la formulación de una bebida tipo "shot" a base de ingredientes mexicanos para disminuir lípidos en la sangre.

Los lípidos en sangre es una característica bioquímica en adultos con obesidad, que conlleva a otras comorbilidades como lo son las enfermedades cardiovasculares y la resistencia a la insulina. El objetivo de estas estrategias es prevenir el síndrome metabólico que puede aparecer en los pacientes con obesidad, entre otras complicaciones.

En este proyecto colabora la empresa Nutriyé y un grupo de investigadores en diferentes organizaciones como el Tecnológico de Tepic, la Universidad de Baja California, el Centro Universitario de Ciencias de la Salud (CUCS), y el ITESO como coordinador principal.

Los alumnos tienen la oportunidad de participar en este proyecto al generar insumos de investigación sobre nutrigenética, y ser parte de las pruebas piloto para el diseño se la dieta inteligente sobre pacientes de diferentes partes de México de forma virtual.

"Armar las recomendaciones dietéticas se vuelve complicado. Es como si fueran otras diez características además del peso o la talla. Diseñar una dieta para un paciente considerando estos 10 genes pueden resultar en combinaciones muy distintas".

Edgar Mendivil, profesor del departamento de Psicología, Educación y Salud y coordinador docente del PAP, cuenta cómo han tenido que apoyarse en distintas disciplinas para llevar adelante los proyectos.

"Aquí involucramos a un equipo del DESI, de sistemas computacionales para que nos ayudaran a desarrollar una herramienta informática que pudiera organizar estas recomendaciones dietéticas de acuerdo con su combinación genética. De tal manera que a partir de una muestra de saliva, se obtiene la información de los genes y la herramienta determina el patrón dietético adecuado".

Las pruebas oficiales se realizarán en junio, únicamente en pacientes del Área Metropolitana de Guadalajara, a los que se les proporcionará materiales y se les evaluará en físico mediante un protocolo de visitas en casa con las medidas sanitarias necesarias.

Por otra parte, la bebida tipo "shot" se formula con ingredientes mexicanos como la jamaica, inulina de agave y menta, que tendrá compuestos bioactivos que tienen un efecto sobre perfiles de obesidad, ya estudiados por los alumnos de este PAP.

¿Te gustaría conocer más de estos proyectos? Ingresa a https://pap.iteso.mx/

Recuerda que el 12 de Abril del 2021 se abre la oferta PAP.