A continuación se detallan los proyectos de investigación y desarrollo que se encuentran actualmente en ejecución en el ámbito de la Facultad de Ingeniería.


Análisis, procesamiento y modelado de la criptogènesis aberrante del colon en un modelo murino de cáncer colorrectal. Potenciales aplicaciones para un diagnostico precoz y nuevas terapias

Director: Dr. Javier Adur
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Fuente de financiamiento: PIO CONICET-UNER 

Resumen: El incremento de la formación de criptas colónicas es un proceso clave que impulsa el crecimiento de los adenomas colorrectales. En la morfogénesis normal, son
estructuras compactas cuyo eje luminal se orienta perpendicularmente a la superficie de la mucosa. Algunas mutaciones provocan la producción de criptas anormales y
pérdida de su orientación, llevando a la generación de adenomas colorrectales.
Actualmente, no se conoce con exactitud cómo ocurre la producción desordenada de las criptas. Tampoco existe una comprensión cuantitativa de los cambios espaciales
que gobiernan la dinámica de la señalización bioquímica que lleva a una cripta nueva a transformarse en adenoma.
Para responder a estas incertidumbres, en el presente proyecto se trabajará sobre el cáncer colorrectal (CCR) químicamente inducido en un modelo murino. Se realizará un
análisis sistemático en el que se procesarán los datos obtenidos y se modelará la criptogénesis aberrante del colon; utilizando para ello un enfoque de la teoría de la biología de sistemas. Este abordaje implicará primero, la identificación y tipificación de los cambios morfológicos tempranos, que preceden al desarrollo del cáncer. Para ello,
primero se aislarán las criptas y posteriormente empleando técnicas microscópicas de alta resolución y herramientas matemáticas de análisis y procesamiento de imágenes,
se cuantificaran parámetros morfométricos y estereológicos de la morfología asociada a la generación de las criptas aberrantes durante las diferentes etapas del proceso de
CCR. Con este procedimiento se podrá obtener información cuantitativa que podría derivar en una metodología de diagnóstico temprano. Adicionalmente al registro e
interpretación de los cambios producidos en la progresión del cáncer, tales como cambios de arquitectura de las criptas, sobre el mismo modelo se profundizará el estudio de algunas de las cascadas moleculares que acompañan a estos procesos y los cambios en el metabolismo celular. El análisis de los datos obtenidos permitirá, a futuro, avanzar sobre posibles soluciones terapéuticas que disminuyan las tasas de morbilidad y mortalidad.
El desarrollo de una cripta es un proceso sincronizado y complejo, el cual no ha sido todavía dilucidado. La metodología propuesta en este proyecto (aislamiento de criptas,
microscopia de alta resolución, modelado, procesamiento y análisis 3D) servirá de plataforma para poder comprender los primeros pasos en el desarrollo de una cripta
aberrante. Un enfoque de la teoría de la biología de sistemas con diferentes modelos aplicados a la investigación de la mucosa del colon mejorará nuestra comprensión
sobre la controversia existente en relación a la formación de criptas y el mantenimiento de la producción de células de dicha estructura. El esquema de trabajo aquí planteado
será una excelente herramienta para generar datos espaciales y dinámicos de la morfología y la bioquímica del modelo de CCR. Esto proporcionará información y datos
cuantitativos que permitirán modelar con mayor precisión las vías de señalización implicadas en el desarrollo de las criptas aberrantes del colon. 


Análisis y procesamiento de señales biomédicas con métodos no convencionales

Director: Dr. Gastón Schlotthauer
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Fuente de financiamiento: PIO CONICET-UNER

Resumen: Este proyecto se centrará en el desarrollo y aplicación de técnicas no lineales de procesamiento de señales con el objetivo de analizar señales biomédicas. La naturaleza no estacionaria de este tipo de señales, y la no linealidad intrínseca de los sistemas de los cuales se obtienen, son habitualmente no tenidas en cuenta por las técnicas tradicionales, por lo que resulta necesario el desarrollo y aplicación de herramientas adecuadas a tal fin. Abordaremos en este proyecto métodos adaptativos de análisis de señales, principalmente la descomposición empírica en modos y sus variantes. Continuaremos con mejoras a nuestra propuestas de versiones asistidas por ruido, que alivian características indeseadas como la mezcla de modos. Las aplicaciones estarán orientadas a señales biomédicas: estimación de la frecuencia instantánea de vocales sostenidas (especialmente en casos patológicos, en los que las técnicas del estado del arte fallan), reducción de ruido en electrocardiogramas y en electroglotogramas, etc. También se avanzará en el desarrollo de modelos de las señales de las series de períodos y de amplitudes que se extraen de registros de vocales sostenidas (tanto señal de audio de la voz como de electroglotogramas) con el objetivo de caracterizarlas y permitir la simulación de voces patológicas con parámetros acústicos fijados por el usuario. Se estudiará la factibilidad de extraer nuevos parámetros acústicos derivados de vocales sostenidas que sean de utilidad en la práctica clínica, ya sea para detectar la presencia de patologías como para evaluar la evolución de un paciente durante un tratamiento. Otro aspecto a ser investigado se relaciona con la aplicación de técnicas y herramientas provenientes de la teoría de la información. Medidas como la entropía aproximada resultan útiles para evaluar el grado de complejidad de una señal, pero su valor es altamente dependiente de los parámetros utilizados para su cálculo. Se analizarán estrategias orientadas a estimar esta entropía utilizando aquellos parámetros que sean capaces de lograr la mejor tasa de clasificación entre dos clases a ser separadas. Finalmente, el objetivo más importante de este proyecto se relaciona con la formación de recursos humanos en investigación, a través de la finalización de las tesis doctorales de tres becarios CONICET, y al fortalecimiento de un grupo de investigación en el área de las TICs, particularmente en el procesamiento de señales biomédicas, en el contexto del CITER

Palabras claves: Señales biomédicas. Procesamiento adaptativo de señales. Modelización de señales


Identificación de genes a partir de transcriptomas en peces de extensivo uso comercial. Aplicaciones para acuicultura.

Directora: Dra. Eva Rueda
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Fuente de financiamiento: PID UNER

Resumen: El sábalo (Prochilodus lineatus) es un pez de agua dulce, especie clave de las cadenas tróficas, sometida a explotación comercial en la Cuenca del Plata y en particular en la Cuenca del Paraná; es sostén de esta manera, de una de las actividades económicas principales de la región: la pesca. En este sentido se han elaborado planes a nivel nacional cuyo objetivo es comprender las estrategias migratorias de la especie a los fines de elaborar acertadamente los planes de manejo del recurso. Desde el año 2009, trabajamos en colaboración con la Subsecretaría de Pesca de la Nación, obteniendo conocimientos de la diversidad genética del recurso a partir del diseño y estudio de marcadores moleculares microsatélites. En la actualidad, la existencia de tecnologías que pueden secuenciar un genoma de manera rápida y económicamente accesible, perminte realizar nuevos análisis de la variabilidad (comprendiendo un mayor número de marcadores nucleares) asi como la identificación de genes y vías fisiológicas involucradas en la respuesta a estresores a partir del estudio del transcriptoma de un órgano en particular.

Palabras claves: Marcadores moleculares. Prochilodus lineatus. Ngs. Acuicultura. Bioinformática


Dispositivo para el estudio de adhesión bacteriana en prótesis metálicas: Formación de biopelículas en contacto con superficies metálicas

Director: Dr. Gastón Miño
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Fuente de financiamiento: PID UNER

Resumen: La adhesión bacteriana es el primer y más importante paso en la infección de implantes metálicos. Este proceso es complicado y está influenciado por múltiples variables tales como factores ambientales, propiedades concernientes a los microorganismos, propiedades de la superficie del material utilizado, la presencia de proteínas tisulares, etc. Dentro de las propiedades del substrato, encontramos: la composición química del material, la carga eléctrica de la superficie, la hidrofobicidad, la rugosidad de las superficies, y la presencia de proteínas específicas de superficie.
Una ver producida la adhesión, las bacterias tienen la capacidad de formar estructuras más complejas cuando sensan la presencia de otras bacterias. Esta etapa representa el estadio inicial en la formación de biopelículas.
El advenimiento de nuevas técnicas microscópicas junto con el desarrollo de herramientas microfluídicas permitirá encontrar nuevas estrategias para prevenir el efecto infeccioso en prótesis, mediante el estudio y entendimiento de la dinámica de interacción entre la situación microbiana y su respuesta con superficies metálicas.
Este proyecto pretende diseñar e implementar dispositivos microfluídicos que permitan la variación de las propiedades de superficie y desarrollar metodologías y técnicas de visualización adecuadas mediante el uso de microscopia y procesamiento de bioimágenes.

Palabras claves: Adhesión bacteriana. Implantes y prótesis metálicos. Biopelículas / biofilms. Infección bacteriana


Análisis objetivo de la evolución de la descarga de peso mediante el registro de parámetros biomecánicos y electrofisiológicos

Directora: Mg. Yanina Atum
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Fuente de financiamiento: PID UNER

Resumen: En el ámbito de la rehabilitación motora la descarga del peso corporal durante el apoyo bipodal es crucial en el periodo de recuperación de pacientes ortopédicos que presentan distintas patologías en los miembros inferiores como artroplastía total de cadera no cementada, osteotomías, fracturas en las piernas o amputaciones. Dependiendo de la patología, la inmovilización, la falta de descarga de peso o la excesiva carga pueden llevar a complicaciones en el proceso de rehabilitación.
Ante la presencia de las patologías antes mencionadas, los pacientes experimentan un cambio importante en su organismo que les impide realizar las tareas de su vida diaria. Durante el proceso de rehabilitación de los mismos se producen cambios tendientes a restablecer las funcionalidades perdidas. Estos cambios ocurren no sólo en el sistema osteoartromuscular, sino también a nivel del sistema nervioso central, ya que es este el que tiene que reentrenar o reaprender las funcionalidades que se perdieron o comprometieron.
Las técnicas para la medición de la descarga de peso que se utilizan en la actualidad en el ámbito clínico de la región son muy subjetivas, ya que las alternativas del ámbito de investigación presentan costos imposibles de alcanzar dada la realidad de nuestro sistema de salud.Esta situación pone de manifiesto la necesidad de contar con una herramienta tecnológica que permita realizar un estudio más integral cuando se está analizando la descarga de peso. Esta herramienta brindará al grupo de profesionales tratantes una visión más objetiva y amplia del proceso por el que está pasando el paciente durante el tiempo en el que trascurre su rehabilitación. De esta forma, podrán no sólo registrar y estudiar en detalle la biomecánica de la recuperación mediante una alternativa tecnológica de bajo costo, sino que también serán capaces de analizar otras variables electrofisiológicas que reflejan cambios generados por el proceso de rehabilitación.

Palabras claves: Descarga de peso. Señales biomecánicas. Señales electrofisiológicas


Procesamiento, análisis y modelado de señales biomédicas: Un enfoque integrador

Director: Dr. Gastón Schlotthauer
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Fuente de financiamiento: PID UNER

Resumen: Este proyecto se centra en el estudio, desarrollo y aplicación de técnicas de procesamiento, modelado y análisis de señales que permitan abordar los casos de señales biomédicas. La naturaleza no estacionaria de este tipo de señales, y la no linealidad intrínseca de los sistemas de los cuales se obtienen, habitualmente no son tenidas en cuenta por las técnicas tradicionales, por lo que resulta necesario el desarrollo y aplicación de herramientas adecuadas a tal fin. Abordaremos en este proyecto métodos adaptativos de análisis de señales, principalmente la descomposición empírica en modos y sus variantes. Continuaremos con mejoras a nuestras propuestas de versiones asistidas por ruido, que alivian características indeseadas como la mezcla de modos. Las aplicaciones estarán orientadas a señales biomédicas: estimación de la frecuencia instantánea de vocales sostenidas (especialmente en casos patológicos, en los que las técnicas del estado del arte fallan), reducción de ruido en electrocardiogramas y en electroglotogramas, etc. También se avanzará en el desarrollo de modelos de las señales relacionadas con el aparato fonador, como las series de períodos y de amplitudes, que se extraen de registros de vocales sostenidas (tanto señal de audio de la voz como de electroglotogramas) con el objetivo de caracterizarlas y permitir la simulación y
caracterización de voces patológicas con parámetros acústicos fijados por el usuario. Se continuará el estudio de modelos en espacio de estados que permiten extraer información sobre el estado instantáneo del tracto vocal y de la fuente glótica en forma simultánea. Se estudiará la factibilidad de extraer nuevos parámetros acústicos, a partir de vocales sostenidas, y que sean de utilidad en la práctica clínica, ya sea para detectar la presencia de patologías como para evaluar la evolución de un paciente durante un tratamiento. Otro aspecto a ser investigado se relaciona con la aplicación de técnicas y herramientas provenientes de la teoría de la información.
Medidas como la entropía aproximada resultan útiles para evaluar el grado de complejidad de una señal, pero su valor es altamente dependiente de los parámetros utilizados para su cálculo. Se analizarán estrategias orientadas a estimar esta entropía utilizando aquellos parámetros que sean capaces de lograr la mejor tasa de clasificación entre dos clases a ser separadas. Se continuará con el estudio de medidas basadas en la integral de correlación asistida por ruido y la integral de correlación U, propuestas por nuestro grupo, para la estimación de los invariantes dimensión, entropía y ruido, en sistemas simulados y reales de variadas dimensiones. Finalmente, el objetivo más importante de este proyecto se relaciona con la formación de recursos humanos en investigación, a través de la realización de becas postdoctorales y doctorales CONICET, y al fortalecimiento de un grupo de investigación en el área de las TICs, particularmente en el procesamiento de señales biomédicas, en el contexto del Centro de Investigaciones y Transferencia de Entre Ríos, CONICET-UNER (CITER), y del Instituto de Bioinformática y Bioingeniería en vías de creación.

Palabras claves: Modelizacion de señales Biomédicas. Teoria de la información. Procesamiento guiado por los datos.


Mejoras tecnológicas en estimuladores cerebrales profundos y su proceso de implantación en pacientes con parkinson

Director: Mg. Luciano Schiaffino
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Fuente de financiamiento: PID UNER

Resumen: La enfermedad de Parkinson es una degeneración del sistema nervioso central caracterizada por un deterioro progresivo de funciones motoras (temblor, rigidez, etc.) y no motoras (problemas urinarios, psicológicos, etc). La implantación de un estimulador cerebral profundo (DBS) es un tratamiento altamente exitoso en pacientes con Parkinson avanzado. El DBS es un marcapasos del cerebro que mediante 2 microelectrodos estimula las neuronas del núcleo subtalámico (STN) del paciente para reducir la hiperactividad crónica de las mismas. El éxito de esta terapia depende, entre otros factores, de que el electrodo de estimulación se implante efectivamente en el STN que es una estructura 5.9×3.7×5 mm. Dado que la cirugía es mínimamente invasiva sólo ingresan a la masa encefálica los microelectrodos mediante un sistema de neuronavegación. Por lo tanto la detección del STN es una tarea compleja realizada por el neurocirujano. Para definir la misma se basa en su experiencia, las imágenes de resonancia previas a la cirugía y principalmente en el análisis visual y acústico de las señales obtenidas mediante microelectrodos de registro (MER). Los MER, de 100 micrómetros de diámetro, ingresan al cerebro mediante un sistema mecanizado atravesando distintas estructuras funcionales: el tálamo anterior, la zona incerta, el STN y la sustancia negra. Cada
una de estas zonas presenta registros eléctricos específicos. La minería de datos puede ser una herramienta útil para generar un modelo de aprendizaje supervisado que en base a registros de pacientes anteriores pueda clasificar exitosamente las señales de la zona STN en nuevos registros.
La tecnología actual DBS si bien es efectiva trabaja a lazo abierto, es decir una vez implantado y definido los parámetros adecuados de estimulación para cada paciente, el neuroestimulador genera secuencia de pulsos de estimulación en forma permanente, sin modificar la amplitud, frecuencia y/o ancho de pulso de acuerdo a las necesidades del sistema a controlar. Las posibles ventajas de trabajar a lazo cerrado, como lo hacen otro tipo de dispositivos similares tales como los marcapasos cardíacos, son una mayor robustez, menor consumo de baterías y una mejora en la respuesta en general.
El proyecto presenta dos objetivos centrales: a) desarrollar un modelo que combinando algoritmos de clasificación (‘ensemble methods’ por sus denominación en inglés) pueda lograr un modelo más robusto y con mejores índices de desempeño que las técnicas de clasificación utilizadas individualmente. Esto permitiría lograr un modelo que le ayude al neurocirujano a precisar la mejor zona de implantación de los electrodos de estimulación durante una cirugía de DBS y b) mejorar la tecnología actual de DBS diseñando los lineamientos iniciales de un sistema DBS que trabaje a lazo cerrado a partir de pruebas experimentales en ratones con síntomas de Parkinson.
En base a las hipótesis propuestas la ejecución del proyecto pretende lograr mejoras tecnológicas en los estimuladores cerebrales profundos y en su proceso de implantación en pacientes con Parkinson.

Palabras claves: Clasificación de núcleo subtalámico. Parkinson. Estimuladores cerebrales profundos. Lazo cerrado


Estudio y simulación de fenómenos de transporte en sistemas de regulación hidroelectrolítica para tejido sanguíneo

Director: Dr. José Di Paolo
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Fuente de financiamiento: PID UNER

Resumen: El proyecto propone resolver modelos de fenómenos de transporte de dispositivos artificiales aplicables en terapias sustitutivas renales partiendo sobre la base de modelos preexistentes ampliamente difundidos, como también de la literatura actualizada sobre la temática. Para el modelado se emplean modelos matemáticos de fluidos con propiedades mecánicas y químicas en rangos similares a aquellos del plasma sanguíneo promedio en un humano adulto. El mismo se simulará expuesto a proceso de intercambio de materia en distintas circunstancias de interés. Debido a la no linealidad y acoplamiento entre las ecuaciones, se utilizará un método numérico robusto de resolución simultánea de ecuaciones basado en Elementos Finitos, el cual se implementa en un programa con licencia, o a través de programas ad-hoc.
El objetivo es estudiar la influencia de los parámetros materiales y diferentes geometrías, para los componentes directores de los flujos de intercambio sobre los distintos fenómenos de transporte de interés y su influencia en el proceso de desintoxicación y remoción de excesos de solvente del tejido sanguíneo, a la vez que se mantiene la temperatura y otras condiciones de interés dentro de rangos compatibles con la vida humana. Adicionalmente el proyecto prevé la realización de la tesis doctoral de un integrante.

Palabras claves: Fenómenos de transporte. Análisis computacional. Diálisis


Investigaciones teórico-computacionales para el desarrollo de prótesis articulares de mayor duración para miembro inferior

Director: Dr. José Di Paolo
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Fuente de financiamiento: PID UNER

Resumen: El proyecto propone resolver modelos de lubricación de articulaciones sinoviales artificiales para miembro inferior (fundamentalmente de cadera), basados en modelos y desarrollos previos del Grupo Biomecánica Computacional de la FI–UNER, como también de la literatura actualizada sobre el tema. Para el modelado de los implantes se considerarán componentes cuyas superficies contengan materiales que obedecen a diferentes leyes de deformación (rígidos o elásticos). En los casos de materiales de baja rigidez, se modelará también la capacidad de exudar y absorber líquido. Debido a la no linealidad, el acoplamiento entre las ecuaciones (que surgen de los modelos de lubricación entre superficies deformables) y la característica de formulación de frontera libre, se utilizará un método numérico robusto de resolución simultánea de las ecuaciones basado en Elementos Finitos, a través de programas ad-hoc o de software con licencia.
El objetivo es estudiar la influencia de los parámetros materiales de los componentes articulares y el líquido sinovial (porosidad, módulo elástico, viscosidad, etc) sobre las variables que influyen en el desgaste (presión y espesor de la película lubricante). Asimismo, se analizará el impacto sobre dichas variables de distintas configuraciones geométricas del implante. Adicionalmente el proyecto prevé la realización de la tesis doctoral de un integrante.

Palabras claves: Tribología. Modelos computacionales. Articulaciones artificiales


Tecnología para rehabilitación basada en imaginería motora y realimentación sensorial

Directora: Mg. Carolina Tabernig
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Fuente de financiamiento: PID UNER

Resumen: Bajo la hipótesis de que la plasticidad neuronal puede ser facilitada por un sistema que integre estrategias de rehabilitación encaradas tanto desde la periferia del sistema nervioso como desde su organización central; este proyecto tiene como objetivo el desarrollo y evaluación de herramientas tecnológicas para neuro-rehabilitación que integren los comandos centrales generados para las interfaces cerebro-computadoras (BCI) y la información sensorial proveniente del sistema nervioso periférico. Para ello se trabajará con el paradigma de imaginería motora, con realimentación visual y con terapias de estimulación funcional (FET) para la realización directa del movimiento o indirecta por evocación de reflejos nociceptivos. En este tipo de terapias ambulatorias, se espera que el paciente con paresia motora planee/intente el movimiento, y lo visualice a través de un avatar o como producto de la FET. De esta manera se realimentará información propioceptiva y visual facilitando nuevas conexiones neuronales.
Se trabajará en el diseño, implementación y evaluación de los bloques que constituirán el sistema basado en BCI: uno de detección de la preparación/imaginación/intención del movimiento (adquisición, clasificación, generación de la señal de comando); otro actuador que realimente al paciente usuario información sensorial; y un último bloque que interconecte a los dos anteriores.

Palabras claves: Interfaces cerebro computadoras, imaginería motora, neuro-rehabilitación, terapia, estimulación eléctrica, realimentación visual, reflejo nociceptivo 


El rol de las hormonas tiroideas sobre la expresión de cadherinas-cateninas en el cáncer de colon: alternativas terapéuticas

Directora: Dra. María Fernanda Izaguirre
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Fuente de financiamiento: PID UNER

Resumen: El cáncer colorrectal (CCR) es la cuarta y tercera causa de muerte en el mundo y en Argentina, respectivamente. Por ello, el diagnóstico temprano y nuevas formas de tratamiento resultan esenciales para controlar la morbi-mortalidad de la enfermedad.
La molécula de adhesión intercelular cadherina E y su molécula conectora al citoesqueleto de actina, β-catenina, son críticas en las transformaciones epitelio-mesénquima, en desarrollo de adenomas y adenocarcinomas de colon-recto. Por estas razones, el control de su expresión y funcionalidad, permite regular la movilidad y agresividad de las células tumorales.
Empleando modelos de anuros en desarrollo, nuestras investigaciones demostraron que los genes de cadherina E y β-catenina se encuentran bajo control de la hormona triiodotironina (T3). Otros autores, trabajando con modelos murinos, han arribado a conclusiones similares, proponiendo importantes roles en diferenciación versus proliferación celular y metástasis para estas moléculas.
Con este proyecto se propone trabajar en modelos murinos de inducción del CCR y profundizar el conocimiento del rol que ejercen las hormonas tiroideas sobre el sistema cadherinascateninas en el desarrollo y progresión tumoral. Adicionalmente, se analizarán alternativas terapéuticas del CCR, enfocadas en controlar el nivel de hormonas tiroideas extra- e intracelulares.

Palabras claves: Cáncer colorrectal – hormonas tiroideas – cadherinas – cateninas 


Modelización de sistemas biológicos basada en agentes con aplicación a la epidemiología

Director: Mg. Carlos Pais
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Fuente de financiamiento: PID UNER

Resumen: La modelización basada en agentes (ABM) ha probado que puede ser muy útil para representar sistemas biológicos que son irreductiblemente heterogéneos, donde la aleatoriedad juega un papel preponderante y que contienen numerosas interacciones entre los subsistemas que lo componen y con el entorno.
En este proyecto se utilizará esta técnica de modelización para representar de forma explícita el entorno y las partes heterogéneas que componen los subsistemas en la epidemiología de la tuberculosis y la obesidad en adolescentes, como así también en la simulación de tejidos que intervienen en los comportamientos epidemiológicos humanos, como el tejido inmune.
Mediante la simulación se podrán mensurar los impactos que pueden tener en los sistemas en estudio determinadas intervenciones de políticas sanitarias, mediante esquemas vacunatorios o medicamentosos, o que apunten a modificar el entorno habitacional. Estos modelos también permitirán evaluar las consecuencias de determinadas políticas sociales que propicien cambios en conductas alimenticias o de higiene personal, entre otras.
Por último, debido a que ABM es una técnica de modelización que viene cobrando fuerza e impacto en la comunidad científica internacional, de la que se tienen pocos antecedentes de trabajos aplicados al área epidemiológica a nivel nacional, creemos que el presente proyecto permitirá reforzar la disciplina en nuestro país mediante la generación de resultados potencialmente publicables en revistas de corriente principal.

Palabras claves: Agentes, modelos basados en agentes (ABM); epidemiología; tuberculosis, obesidad, adolescentes; sistema inmune; sistemas autoorganizativos.


Desarrollo de Biosensor piezoeléctrico para el diagnóstico de enfermedades

Director: Dr. Martín Zalazar
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Fuente de financiamiento: PID UNER

Resumen: La microbalanza de cristal de cuarzo (QCM) es un dispositivo altamente sensible a las pequeñas variaciones de masa que ocurren en su superficie. Un biosensor puede definirse como un dispositivo analítico en el que un receptor biológico es inmovilizado sobre la superficie de un transductor; cuando un analito diana es reconocido por el receptor biológico, la interacción bioquímica es directamente convertida por el transductor en una señal cuantificable.

Los biosensores se han adaptado a múltiples aplicaciones: determinación de virus, bacterias, pesticidas, gases y en general, cualquier partícula contra la cual puedan ser diseñados receptores específicos. Las QCMs como biosensores son parte de una técnica de monitoreo rápido, bajo costo, alta reproducibilidad y bajos límites de detección de la sustancia de interés.

El presente proyecto de investigación propone desarrollar un biosensor para la determinación de marcadores bioquímicos o moleculares. Esta propuesta se basa en la integración entre diseño, simulación, fabricación y caracterización de un biosensor piezoeléctrico para el diagnóstico de enfermedades. La ejecución del plan de trabajo, mediante el cual se llevará adelante el proyecto, permitirá desarrollar herramientas diagnósticas que contribuirán a la predicción de la evolución de la enfermedad y al diseño de estrategias terapéuticas específicas

Palabras claves: biosensor, microbalanza de cristal de cuarzo, biomoleculas, microelectronica, prototipado electrónico y 3d. 

Diseño, desarrollo e implementación de un generador de campos electromagnéticos de frecuencia extremadamente baja. Experimentación en trabajos con pequeños animales

Director: Dr. Javier Adur
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Fuente de financiamiento: PID UNER

Resumen: En el presente proyecto se desarrollará y caracterizará un sistema generador de campos electromagnéticos de frecuencia extremadamente baja (CEM-FEB), cuya emisión será optimizada para poder realizar estudios in vivo con pequeños animales. El mismo estará formado por un conjunto de bobinas (configuración de Helmotz) preparadas para trabajar en el rango de frecuencias de 0 a 100 Hz con intensidades de campo de hasta 2 mT, manteniendo en el sitio de radiación condiciones óptimas de temperatura, humedad e interferencias electromagnéticas. Lo que permitirá realizar estudios en condiciones prolongadas de exposición.
Los ensayos, principalmente en animales, pueden contribuir a abordar el complejo análisis de los posibles riesgos para la salud de las personas expuestas a CEM-FEB, sobre todos aquellos relacionados en términos de efectos teratológicos, Alzheimer, leucemia en niños y otras variedades de cáncer. No obstante en el país existen muy pocos diseños de estas características y prácticamente ninguna experiencia para llevar adelante este tipo de trabajos en la región de los CEM-FEB en pequeños animales. Se propone, previa verificación de los campos generados, realizar estudios sobre ratones de la cepa BALB/c donde se analizaran algunas variables biológicas que permitan interpretar la interacción generada bajo CEM-FEB de exposición prolongada y controlada.
Con la finalización y puesta a punto del presente desarrollo, se estará en condiciones de comenzar a desarrollar nuevas líneas de investigación en un área tan importante como lo son los CEM y su interacción con los sistemas biológicos.

Palabras claves: Campos electromagnéticos, Campos de frecuencia extremadamente baja, Interacción biológica, Pequeños animales

Ensayo terapéutico preclínico de Cloroquina y 5-FU en el tratamiento de cáncer colorrectal

Directora: Dra. Verónica Martinez Marignac
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Resumen: En el presente proyecto se plantea un ensayo terapéutico pre-clínico usando Cloroquina junto a una droga de uso convencional en el tratamiento de cáncer colorrectal en un modelo murino.

Se evaluará el efecto de estas drogas sobre la expresión de genes del desarrollo tumoral y homeostasis metabólica de la glucosa y la relación con la promoción de resistencia. Los animales serán tratados con dosis óptima y no toxica de azoximetano y sulfato de sodio dextrano para la inducción de tumores. El ensayo será controlado con asignación aleatoria a tratamientos y combinaciones de Cloroquina y 5-flurouracilo. La caracterización de las diferentes etapas del desarrollo de cáncer colorrectal se realizará utilizando técnicas de anatomía patológica clásicas, e inmunohistoquímica. Estos datos morfológicos serán correlacionados con los niveles de autofagia y de expresión de proteínas y ARNms de importantes vías metabólicas, células madres y de proliferación tumoral usando técnicas de PCR semicuantitativa, Western blots e inmunohistoquímica. La determinación del rol de la respuesta de células tumorales sometidas a los diferentes tratamientos resulta clave para el establecimiento del mecanismo por el cual Cloroquina actuaría sobre el desarrollo del cáncer colorrectal.

Palabras-Clave: Cáncer colorrectal, azoximetano, Metabolismo, Cloroquina, autofagia, 5-FU, recurrencia, resistencia.

 
 

Sistema de Información Plenóptica como medio diagnóstico para Lámparas de Hendiduras

Director: Ing. Barrtolomé Drozdowicz
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Resumen: En oftalmología, las imágenes resultan fundamentales tanto para establecer diagnósticos como para evaluar la evolución y respuesta terapéutica. La biomicroscopía del fondo de ojos es un estudio sencillo que utiliza una lámpara de hendidura, equipo disponible en la gran mayoría de los consultorios oftalmológicos, para la detección de maculopatías. Una de las principales causas de ceguera legal a nivel mundial es la Maculopatía Relacionada con la Edad y la Retinopatía Diabética. El presente proyecto propone brindarle valor diagnóstico agregado a las lámparas de hendidura del mercado, a través de la obtención de una imagen 3D del fondo de ojo, en particular la mácula, mediante la captura de imágenes de campos de luz para fotografía plenóptica. Esta novedosa técnica permite la obtención de una serie de imágenes con múltiples focos y ángulos de  visión (paralaje) a partir de una única captura. Contando con la información 3D agregada, se espera mejorar la sensibilidad y especificidad en el diagnóstico de enfermedades maculares, facilitando su detección precoz y mejorando la calidad de vida de las personas.

Palabras-Clave: Lámpara de hendidura, biomicroscopía ocular, imágenes plenópticas, maculopatías, paralaje, multifoco, campos de luz

Regulación autonómica cardiovascular en el humano: correlación entre la onda de pulso y la variabilidad de la frecuencia cardíaca

Director: Bioing. Esteban Rossi
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Resumen:  Se estudiará la correlación entre la variabilidad de la frecuencia cardiaca y la onda de pulso, partiendo del registro simultáneo del electrocardiograma de superficie, y la onda de pulso mediante fotopletismografía dactilar, en voluntarios sanos o afectados de patologías que modifican la regulación autonómica.

Se replicarán cuatro instrumentos ad hoc para adquisición de las señales. Se utilizarán programas de análisis mejorados respecto de aquellos de uso convencional, o serán desarrollados en el proyecto. Se diseñarán protocolos de estudio para obtención de las señales en condiciones que modifiquen en forma controlada y reproducible, la regulación autonómica del sistema cardiovascular y del sistema vascular periférico. Se desarrollará un modelo que facilite la comprensión de las interacciones entre estos tres sistemas del cuerpo humano.

Los avances contribuirán a mejorar el diagnóstico temprano de enfermedades cardiovasculares y del sistema vascular periférico en humanos, proponiendo exámenes complementarios con indicadores confiables y nuevos protocolos para evaluación clínica.

El presente es continuación de proyectos anteriores, desarrollados entre dos equipos de investigación en Argentina y Cuba. Como objetivos secundarios, se reforzará la integración entre  ambos grupos, contribuyendo a la introducción de tecnologías modernas en los servicios de salud de ambos países, y potenciando la formación de recursos humanos.

Palabras-Clave: electrocardiograma – variabilidad de la frecuencia cardiaca – onda de pulso – fotopletismografía dactilar – variabilidad de la onda de pulso – control cardiovascular - sistema nervioso autónomo

Aglomerado productivo Tecnología Médica de Entre Ríos. Acción 9: Servicios para la certificación de seguridad y eficacia de productos médicos - FIT-AP 002-2012

Investigador responsable: Bioing. Juan Manuel Reta
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Fuente de financiamiento: Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT).

Técnicas no lineales y estadísticas aplicadas al estudio de señales biomédicas - PICT 2008

Investigador responsable: Dr. Gastón Schlotthauer
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Fuente de financiamiento: Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT).

Resumen: En el presente proyecto se propone analizar estrategias de procesamiento de señales biomédicas con fines de apoyo al diagnóstico no invasivo, principalmente en patologías de la voz, incorporando a investigadores argentinos residentes en el exterior especialistas en el área. Se desarrollarán herramientas tendientes a develar estructuras ocultas en las señales para su mejor comprensión, apoyo al diagnóstico y detección de eventos. En el área de señales, el avance en los sistemas de adquisición y almacenamiento no ha ido acompañado de igual manera con nuevas técnicas que aporten soluciones al análisis, procesamiento y clasificación de señales reales. Las técnicas clásicas, usadas de manera masivas, están basadas en hipótesis de estacionariedad y linealidad. Sin embargo, las mayoría de las señales biomédicas no cumplen estas condiciones ideales, y se alejan aún más de ellas en condiciones patológicas. Se analizarán en este proyecto las propiedades y alcances de algunas técnicas cuyo estudio continúa abierto y se propondrán nuevas herramientas y/o combinaciones de ellas. Entre las técnicas a considerar se encuentran el análisis tiempo-frecuencia y tiempo-escala, análisis fractal y multifractal, representaciones ralas, métodos no lineales y medidas de información, descomposición modal empírica y herramientas de reconocimiento de patrones. Las señales biomédicas que recibirán nuestra mayor atención serán señales ligadas a la voz y registros simultáneos de electroglotograma (EGG). Si bien algunos aspectos de la señal de EGG se han asociado con ciertos eventos de la mecánica de la vocalización, aún no ha sido descripta de manera exhaustiva. Se estudiarán además las señales de electrocardiograma (ECCG), respiración y electromiograma de superficie (EMGS). Los métodos a desarrollar se aplicarán sucesivamente sobre señales simuladas (para una primera elección), señales reales sin ruido (para su puesta a punto) y a señales contaminadas con diferentes ruidos para examinar su robustez. Todos los estudios serán analizados estadísticamente. Se espera que las herramientas que se propongan como resultado de voz y otras señales tengan impacto en otras áreas como comunicaciones (compresión y transmisión de voz y otras señales biomédicas, reducción de ruido, audio profesional) y seguridad (reconocimiento del hablante, de sus emociones y/o de su estado de vigilia).

Palabras-Clave: no estacionario, no lineal, wavelets, EMD, multifractal

Diseño, microfabricación y estudios preclínicos de microválculas para glaucoma - PICT 2010

Investigador responsable: Dr. Fabio Ariel Guarnieri
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Fuente de financiamiento: Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT).

Resumen: Glaucoma es una enfermedad progresiva que conduce a la ceguera, con un crecimiento gradual de la presión interna del ojo. Existen tratamientos con drogas, cirugía y dispositivos de drenaje implantables. Estos últimos no logran controlar adecuadamente la presión intraocular durante la cirugía y en el largo plazo por la fibrosis. Mediante la tecnología MEMS es posible miniaturizar dispositivos electromecánicos que permiten actuar una microválvula y controlar el flujo de drenaje según la presión intraocular de cada paciente.

Los objetivos generales de este proyecto son: 1) diseñar y fabricar una microválvula y un escáner externo que permitan controlar telemétricamente la presión intraocular 2) realizar tests para la seguridad y eficacia de la microválvula y escáner externo según las normativas regulatorias.

Se utilizó software de diseño SPICE y Elementos Finitos para tecnología CMOS de 0.5 um (fabricados en MOSIS) para un microtransponder que activa el actuador de la microválvula. Para la fabricación con tecnología MEMS de la microválvula se utilizaron procesos de electropolimerización, sputtering de metales y spin coating de polímeros biocompatible para el empaquetado del microsistema.

Se realizaron estudios exploratorios in vitro e in vivo en animales (conejos) para estudiar la seguridad y eficacia de la microválvula

Palabras-Clave: biomems, glaucoma, microválvula, preclínicos

Diseño, simulación, fabricación y caracterización de biosensor de proteínas integrable a microválvula implantable para el tratamiento de glaucoma - PICT

Investigador responsable: Dr. Martín Zalazar
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Fuente de financiamiento: Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT).

Resumen: El glaucoma es una de las causas más frecuentes de ceguera que se caracteriza por un aumento patológico de la presión intraocular. La microválvula implantable para aliviar glaucoma es un dispositivo innovador recientemente propuesto. Una estrategia inteligente establece sumar a la estructura de la microválvula, biosensores que permitan detectar la formación de fibrosis en el implante. Este proyecto de investigación propone llevar a cabo el desarrollo de un microsensor de masa funcionalizado con biomoléculas específicas para la detección, en forma inalámbrica, de proteínas relacionadas con el proceso de fibrosis generado en la microválvula implantable para aliviar glaucoma desarrollada por el grupo de investigación. La originalidad, en general, de esta propuesta radica en la integración entre diseño, simulación, fabricación y caracterización de microsensores de masa para mejorar el control del glaucoma; además los FBARs como sensores de masa constituyen una tecnología poco explorada en el campo de la detección de biomoléculas. Otro aspecto importante involucra la integración del biosensor con la microválvula y su energización y control en forma remota. Se desarrollará un prototipo del dispositivo utilizando el equipamiento del Laboratorio de BioMEMS de la FI-UNER. Se realizará el diseño utilizando modelos computacionales que se vienen desarrollando en el grupo y se simulará su funcionamiento. Se obtendrán las máscaras litográficas y se procederá a la etapa de fabricación utilizando procesos de microfabricación estándar. Se desarrollará la electrónica asociada basándose en el chip microtrasponder de la microválvula. Se caracterizará el biosensor y se lo funcionalizará con biomoléculas específicas (proteínas). Finalmente se evaluará su performance en modelos experimentales in vitro. El creciente uso de biosensores y el posicionamiento estratégico de la nanobiotecnología permiten abordar las problemáticas desde otro ángulo, con el consecuente desarrollo de nuevos conocimientos. La ejecución de este plan de trabajo permitiría desarrollar herramientas diagnósticas, que contribuirán a la predicción de la evolución de la enfermedad y al diseño de estrategias terapéuticas específicas. Es un proyecto multidisciplinario que incluye áreas tan diversas como la mecánica computacional, la electrónica, la nanotecnología, la medicina y la biología celular y molecular. El desarrollo exitoso del dispositivo permitirá mejorar la eficacia en el control de la presión intraocular de los pacientes con glaucoma, evitando la potencial ceguera de los mismos.

Analisis de diseño, desarrollo e implementacion de modulos de un sistema de informacion basado en en software libre para el primer nivel de atención de la salud

Director: Dr. Fernando Sassetti
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Fuente de financiamiento: Externa ANPCyT - PICT

Resumen: Entre los productos esperados está: el análisis de los procesos de atención a los pacientes de las organizaciones participantes, la elaboración de procedimientos para la puesta en funcionamiento del sistema de información, la capacitación del equipo de salud en la interacción con el sistema.
Los beneficios económicos y sociales del proyecto están vinculados con la incorporación de tecnología a la administración y gestión de los efectores del sistema de salud público. En la incorporación del sistema GNU Health al hospital Líster de la localidad de Seguí se observaron reducción en estudios de laboratorio redundantes, optimización de la prescripción de medicamentos, acceso a las historias clínicas durante las 24 hs. El estudio del proceso de implementación del sistema en el primer nivel y su difusión contribuirá a optimizar los procesos de implementación y capacitación del equipo de salud incorporando modelos de atención integrales. Los resultados obtenidos serán adoptados por los municipios de manera general como la evidencia necesaria para la incorporación de tecnología al primer nivel de atención, como procedimientos para la gestión y la atención de pacientes en los efectores de salud municipales.

Diagnóstico por imágenes a micro-escala para la caracterización de la movilidad celular y bacteriana utilizando herramientas microfluídicas

Director: Dr. Gastón Miño
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Fuente de financiamiento: Externa - PICT

Resumen:
 Este proyecto propone generar tecnologías teórica-experimentales aplicadas con base en la informática de bioimágenes y la visión artificial, que permitan estudiar el seguimiento de células o bacterias móviles utilizando herramientas microfluídicas adecuadas junto con diferentes técnicas microscópicas de visualización.
El proyecto propuesto se encuadra en el campo de la Bioinformática aplicada al agro y la salud de CITER y busca generar herramientas que permitan diagnosticar y clasificar
anomalías celulares morfológicas que se vean reflejadas en la movilidad. Estas herramientas podrán ofrecer una solución automática al análisis del movimiento celular y
proporcionar información estadística de una población celular especifica. La transferencia de las mismas al ámbito del agro y la salud producirán un fuerte impacto cuando estas herramientas sean aplicada a la evaluación de la motilidad espermática.

 


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