Archivo de la etiqueta: Instrumentos

Viaje al interior de los insectos

Su reconstrucción en 3D de una Homalodisca vitripennis (cigarrilla de alas cristalinas), una plaga de la vid, acaba de recibir el premio al mejor vídeo científico del año en un certamen internacional en Bélgica

Hace dos años, Javier Alba-Tercedor también ganó el mismo premio por las imágenes que desentrañan a un escarabajo acuático.

Alba-Tercedor, entomólogo de la Universidad de Granada, en España, además de maravillarse por la complejidad de los diminutos organismos invertebrados, se ha vuelto experto y entusiasta de la técnica denominada microtomografía.

Básicamente, consiste en tomar un montón de imágenes de rayos x en un escáner y reconstruir esas imágenes gracias a programas informáticos específicos.

El resultado no sólo es extremadamente útil para la ciencia, también es, según sus propias palabras «muy bonito».

«Cuando uno entra dentro del abdomen de una avispa común, la que forma nidos de papel, es como estar en el interior de una catedral llena de órganos, es realmente impresionante», le dice Alba-Tercedor a BBC Mundo.

«No es que vea el animal como lo veíamos en anatomía clásica, es que yo viajo por dentro del animal», añade el entomólogo, que ha dedicado gran parte de su carrera a la investigación sobre cómo detectar la contaminación de los ríos observando a los pequeños insectos acuáticos.

Disección virtual

Lo que permiten los videos del científico español es analizar por ejemplo algún animal valioso del que queden muy pocas muestras sin tener que destruirlo para diseccionarlo.

«Hago un zoom y entro dentro del cuerpo como quien entra dentro de una habitación, y puedo viajar por el (aparato) digestivo, dar la vuelta, cambiar la perspectiva, y al final voy entendiendo la anatomía de una forma como nunca podíamos haber imaginado», se entusiasma Alba-Tercedor, que también es profesor universitario.

Además, con el aporte de las nuevas tecnologías, una aplicación para dispositivos móviles da la oportunidad a los estudiantes de descargarse los modelos de animales creados en el laboratorio de Alba-Tercedor y hacer una disección portátil sin dañar las muestras.

«Cuando la gente ve mis videos todo el mundo piensa que lo que yo he hecho es una recreación virtual, es decir dibujos animados, y no son, es la realidad absoluta», explica el experto en conversación con BBC Mundo, aunque aclara que los colores no son los reales sino que se asignan según las transparencias de los rayos x.

«Yo suelo poner que lo que tiene menos densidad es de color rojo y lo que tiene más densidad es de color azul», precisa el zoólogo.

La técnica que utiliza Alba-Tercedor «está revolucionando el conocimiento que teníamos de muchos invertebrados».

 

 

En su laboratorio, por ejemplo, pudieron dilucidar por qué algunos coleópteros pueden volar durante las horas de más temperatura –gracias a unas estructuras internas que disipan el calor– cuando otras especies emparentadas sólo pueden hacerlo en los momentos más frescos del día.

Pero la microtomografía también ayudó a identificar la presencia de microalgas en el desierto de Atacama en Chile, el lugar más árido del planeta, descubiertas por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España (CSIC), un hallazgo que puede servir para encontrar la clave que permite la vida en condiciones tan extremas.

Fuente: BBC Mundo y otros. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información:

Diagnóstico de enfermedades en tiempo real con teléfonos inteligentes

Los teléfonos inteligentes son capaces de ubicarnos cuando estamos perdidos, enviar fotos y videos a nuestros amigos en cuestión de segundos, e incluso nos ayudan sugiriendo los lugares para ir a cenar en un radio de unos kilómetros. Pero los investigadores de la Universidad de Houston están utilizando teléfonos inteligentes para otra función muy importante: el diagnóstico de enfermedades en tiempo real

Los investigadores están desarrollando un sistema de diagnóstico de enfermedades, que ofrece resultados que se podrían leer utilizando sólo un teléfono inteligente y el agregado de un sensor de us$ 20.

El sistema es la creación de Jiming Bao, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática, y Richard Willson, profesor Huffington-Woestemeyer de Ingeniería Química y Biomolecular. Fue creado a través de becas de los Institutos Nacionales de Salud de EEUU y la Fundación Welch, y fue presentado en febrero en Fotónica ACS.

Este nuevo dispositivo, al igual que prácticamente todos los instrumentos de diagnóstico, se basa en las interacciones químicas específicas que se forman entre algo que causa una enfermedad —un virus o una bacteria, por ejemplo— y una molécula que se une con una sola cosa, como uno de los anticuerpos que luchan contra la enfermedad. Un vínculo que se forma entre una bacteria estreptocócica y un anticuerpo que interactúa sólo con un estreptococo, por ejemplo, puede dar soporte a un diagnóstico irrefutable.

El truco es encontrar una manera de detectar estas interacciones químicas en forma rápida, barata y sencilla. La solución propuesta por Bao y Willson implica un portaobjetos de vidrio simple y una fina capa de oro con miles de orificios en ella.

La creación de esta dispositivo es, en sí mismo, un logro. Esta tarea, dirigida por Bao, comienza con una diapositiva estándar cubierta con un material sensible a la luz conocido como un fotoprotector. El siguiente utiliza un láser para crear una serie de franjas de interferencia —básicamente líneas— en la diapositiva, y luego gira 90 grados y crea otra serie de franjas de interferencia. Las intersecciones de estos dos conjuntos de líneas crea un patrón de rejilla de la exposición UV sobre la resina fotosensible. La resina fotosensible es entonces revelada y lavada.

Si bien la mayor parte de la diapositiva se borra, los lugares rodeados por la intersección de las líneas de láser —los «agujeros» en la red de pesca— permanecen cubiertos formando, básicamente, pilares del fotoprotector.

A continuación, se expone la diapositiva al oro evaporado, que se une al fotoprotector y a la zona limpia que rodea la superficie de cristal. A continuación Bao realiza un procedimiento llamado despegado, que esencialmente lava los pilares de fotoprotección y la película de oro que se les pegó.

El resultado final es un portaobjetos de vidrio cubierto por una capa de oro con filas y columnas ordenadas de orificios transparentes donde la luz puede pasar a través.

Estos agujeros, que miden alrededor de 600 nanómetros de cada uno, son la clave del sistema. El dispositivo de Willson y Bao diagnostica una enfermedad mediante el bloqueo de la luz con un anticuerpo que se une a la enfermedad, más algunos ingredientes adicionales.

Aquí es donde entra en juego Willson, un ingeniero biomolecular conocido internacionalmente. Willson comienza colocando anticuerpos de la enfermedad en los agujeros, donde son inducidos a pegarse a la superficie de cristal. A continuación, hace fluir una muestra biológica sobre la diapositiva. Si la muestra contiene la bacteria o virus que se busca, se unirá con el anticuerpo en el agujero.

Este unión por si sola, sin embargo, no bloquea la luz. «Es probable que lo que se une al anticuerpo no sea lo suficientemente grande y opaco para oscurecer este agujero, así que tienes que encontrar una manera de oscurecerlo», dice Willson.

Willson consigue esto haciendo fluir una segunda ronda de anticuerpos que se unen con las bacterias sobre la diapositiva. Adjunto a estos anticuerpos hay enzimas que producen partículas de plata cuando se exponen a ciertas sustancias químicas. Con este segundo conjunto de anticuerpos ahora unidos a las bacterias en los agujeros, Willson a continuación expone todo el sistema a las sustancias químicas que fomentan la producción de plata.

Unos 15 minutos más tarde se enjuaga la diapositiva. Gracias a las propiedades químicas del oro, las partículas de plata en los agujeros se mantendrán en su lugar, bloqueando completamente la luz.

Aquí es donde el teléfono inteligente entra en juego Una de las ventajas de este sistema es que los resultados se pueden leer con herramientas sencillas. Un microscopio básico que se utiliza en las aulas de la escuela primaria, dijo Willson, proporciona bastante luz y ampliación para mostrar si los agujeros están bloqueados. Con algunos pequeños ajustes, casi seguro que se podría hacer una lectura parecida con la cámara de un teléfono, su flash y una lente acoplable.

Este sistema, a continuación, promete lecturas asequibles y fáciles de interpretar.

«Algunos de los sistemas de diagnóstico más avanzados requieren us$ 200.000 de instrumentación para leer los resultados», dijo Willson. «Con esto, usted puede agregar us$ 20 a un teléfono que ya tiene y ya está».

Todavía hay importantes obstáculos técnicos a despejar antes de que el sistema se ponga en marcha, señaló Willson. Uno de los mayores desafíos es encontrar una manera de conducir las bacterias y virus de la muestra a la superficie de la diapositiva para asegurar los resultados más precisos.

Pero si se superan esos problemas, el sistema podría ser una excelente herramienta para los profesionales en el campo de la salud.

En el sitio de un accidente de trabajo, por ejemplo, en una sola diapositiva los agujeros podrían estar ocupados con moléculas que se adhieran a 10 posibles contaminantes, lo que permite equipos de respuesta para evaluar rápidamente la situación. En las zonas económicamente desfavorecidas, tal sistema podría ser utilizado para cribar grandes grupos de personas por problemas de salud graves y generalizados, como la diabetes.

«Hay una gran cantidad de situaciones en las que una herramienta de diagnóstico asequible, que es fácil de usar y fácil de interpretar, podría ser muy útil», dijo Willson. «Si los dos materiales desechables y su lector son baratos, esto hace que sea mucho más fácil de extender su sistema en el mundo real.»

Fuente: Physorg. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información:

Gafas de realidad aumentada ayudan a diferenciar las células cancerígenas en tiempo real

En muchas ocasiones vemos cómo la tecnología se adelanta a los posibles usos que podemos darle, claro ejemplo de Google Glass y la infinidad de aplicaciones que han visto la luz, sin siquiera haber llegado estas gafas al mercado

Científicos de la Escuela de medicina de la Universidad de Washington han desarrollado unas gafas para que los cirujanos puedan distinguir las células cancerígenas de las sanas. Las cancerígenas se colorean en tiempo real de color azul para que el cirujano pueda extirpar todo el tumor y evitar así futuras intervenciones.

La primera vez que se han utilizado fue la semana pasada en el Alvin J. Siteman Cancer Center del Barnes-Jewish Hospital. Según comentan los cirujanos, en algunas ocasiones es difícil distinguir a simple vista las células cancerígenas de las sanas y esta tecnología ayudará a que no quede ninguna traza del tumor durante la cirugía.

Evitando segundas intervenciones

Actualmente las operaciones que se llevan a cabo a la hora de extirpar tumores son procedimientos que eliminan las células cancerígenas y parte del tejido colindante, que puede o no contener células cancerígenas.
Tras ello, esas muestras son enviadas a un laboratorio en busca de este tipo de células y si se encuentran entonces se recomienda una segunda intervención para quitar más tejido y evitar la reproducción del cáncer.

“Entre el 20 y 25 % de cáncer de pecho requieren una segunda intervención porque la tecnología actual no muestra adecuadamente la extensión del a enfermedad durante la primera operación.
(…) Nuestra esperanza es que esta nueva tecnología reduzca o elimine idealmente la necesidad de una segunda cirugía.“

¿Qué es lo que ve el cirujano con las gafas? Pues una representación del brillo del agente que se adhiere a las células cancerígenas, como podemos ver en el siguiente vídeo.

La tecnología detrás de estas gafas

El desarrollo de este nuevo sistema de visión de realidad aumentada, que es capaz de detectar células cancerígenas, ha sido llevado a cabo por un equipo dirigido por el Doctor Samuel Achuilefy, profesor de radiología e ingeniería biomecánica en la Universidad de Washington.

El sistema en cuestión hace uso de una fuente de luz infrarroja, tecnología de vídeo personalizada, pantalla, sensor de imagen CMOS y un agente molecular que se adhiere a las células cancerígenas haciéndolas brillar bajo el espectro infrarrojo.

El estudio publicado en Journal of Biomedical Optics ha dejado entrever que esta tecnología ha detectado tumores más pequeños que 1 mm de diámetro.

La siguiente operación con esta tecnología será realzada por Ryan Fields para extraer un melanoma de un paciente. El doctor Fields ha comentado que con estas gafas se puede identificar mejor el tejido que debe ser extirpado.

La tecnología está aún en pleno desarrollo ya que Achilefu está buscando la aprobación de la FDA para utilizar un agente molecular distinto que permanece más tiempo adherido a las células cancerígenas.

Fuente: Xataka y ORL. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información: