Nanotecnología molecular y sensores

AVANCES TECNOLÓGICOS DE LA MEDICINA

Han pasando alrededor de 2,500 años desde que se fundó la primera Escuela de Medicina Occidental. Muchos han sido los médicos e investigadores que han ido desde la anestesia a la vacuna, pasando por el endoscopio y los antibióticos. Numerosos han sido los inventos y descubrimientos que se han producido en el último siglo y medio y que han permitido sentar las bases de la actual ciencia médica.

Estos avances para muchos han pasado inadvertidos debido al ritmo tan acelerado que le ha dado la tecnología. Hace sólo unos ciento cincuenta años parecía casi un sueño realizar una operación quirúrgica sin que el paciente sufriera. Hoy en día estas intervenciones resultan menos traumáticas y los periodos postoperatorios se han reducido notablemente gracias a la presencia de la tecnología en el ejercicio de la medicina.

Se han aplicado cada vez más y más tecnologías para lograr las condiciones óptimas para cualquier intervención quirúrgica. Finalmente, se llegó a utilizar los avances no sólo para curar sino también para prevenir las enfermedades; y posteriormente para todo tipo de investigación médica, la cual gracias a la tecnología ha realizado importantes descubrimientos. Los expertos se han ocupado de la incorporación de los avances tecnológicos en la práctica de la medicina, por lo que se prevé un cambio radical de la ciencia médica en el futuro.

CLASIFICACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS MÉDICAS

Una forma común de clasificar a las tecnologías médicas es la siguiente:

• Tecnologías de diagnóstico: permiten identificar y determinar los procesos patológicos por los que pasa un paciente. Ej: TAC;
• Tecnologías preventivas: protegen al individuo contra la enfermedad. Ej: mamografía;
• Tecnologías de terapia o rehabilitación: liberan al paciente de su enfermedad o corrigen sus efectos sobre las funciones del paciente. Ej. Láser de dióxido de carbono (en cáncer de piel, odontología, y cortes quirúrgicos);
• Tecnologías de administración y organización: permiten conducir el otorgamiento correcto y oportuno de los servicios de salud. Ejemplo: microprocesadores genéticos.

AVANCES EN NEUROCIRUGÍA 
cultivación de células cerebrales Según un artículo en The Guardian Science, dentro de poco será posible cultivar células del cerebro humano en platos Petri. La nueva técnica promete nuevos tratamientos contra enfermedades como Parkinson y epilepsia, porque podría crear suministros sin límite de células humanas.

Según declaraciones recogidas en el artículo del director de la investigación, Prof. Scheffler, un neurocientífico de la Universidad de Florida, "es como una línea de producción de una fábrica. Podemos sacar estas células y luego congelarlas hasta que las necesitemos. Luego las descongelamos y fabricamos una tonelada de neurones nuevos."

Scheffler recogió células precursoras de ratones y les aplicó productos químicos para lograr la diferenciación de las mismas. Durante todo el proceso, su equipo tomó imágenes de las células cada pocos minutos.Los científicos confirmaron que el desarrollo de las células precursoras del cerebro es parecido a la forma en la que las células sanguíneas se crean a partir de los células precursoras de la médula ósea, lo que en su día llevó a avances en el proceso de implantes de médula ósea.Según el artículo en The Guardian, este nuevo estudio podría proporcionar una nueva herramienta para la investigación en neurociencias que, a su vez, podría ser el primer paso hacia la creación de nuevos tratamientos contra enfermedades de tipo neurológico.

AVANCES EN LA CIRUGÍA USANDO LÁSER :

Una nueva técnica quirúrgica podría mejorar los resultados actuales de la cirugía moderna, además de ahorrar millones de dólares cada año en costos médicos. A través del uso de nuevas tecnologías se ha logrado realizar extirpaciones en la traquea de un paciente. La nueva técnica permite que el cirujano practique la cirugía en su propia consulta, estando el paciente despierto y, al finalizar la cirugía, el paciente puede ir a casa. Hasta ahora este tipo de cirugía requería aparatos ubicados en quirófanos además de la aplicación de una anestesia general al paciente y, muchas veces, la estancia de una noche en el hospital.El nuevo método utiliza dos láser distintos. Un láser CO2, administrado por un nuevo tipo de fibra óptica hollow-core, y un láser de colorante pulsado, administrado por fibra óptica sólida. Cada láser está dirigido por un video-endoscopio de alta resolución, y todo el sistema se administra al paciente a través de un pequeño tubo colocado en la nariz. Representa la primera vez que se utiliza dos láser en una intervención realizada en una consulta médica.Los dos láser se complementan. El láser CO2 elimina los crecimientos en el laringe y la traquea, y luego se aplica el láser de colorante pulsado para tratar la base de los crecimientos con el fin de prevenir su reaparición. El equipo de especialistas de este centro logró eliminar los papilomas respiratorios a través de esta técnica. Según la portavoz del centro, el equipo eligió un caso de papilomas para probar la nueva técnica, al ser éstas uno de las extirpaciones más difíciles. Con el tiempo se podrá utilizar esta nueva técnica para tratar cáncer de la laringe.

CIRUGÍA A DISTANCIA

Un equipo de investigadores, dirigido por el conocido experto en robótica Shane Farritor, trabaja en un avance tecnológico dentro del campo de la medicina que podría lograr salvar la vida de víctimas de accidentes o soldados en el mismo lugar donde han sufrido sus heridas.

Este trabajo es fruto de una colaboración entre el Departamento de Ingeniería y la Facultad de Medicina de la Universidad de Nebraska. Los investigadores están desarrollando diminutos robots que se desplazan sobre ruedas, que podrían ser insertados en el abdomen del herido y luego controlado por cirujanos a cientos de kilómetros de distancia. En los experimentos científicos llevados a cabo con animales, los mini-robots llevaban cámaras con diodos que emitían luz para iluminar el abdomen de cerdos, y utilizaban transmisores de radio para emitir imágenes de vídeo.

En un caso de ser utilizados en la escena de un desastre natural o un campo de batalla, los robots llevarían diversas herramientas para que cirujanos a distancia pudiesen frenar hemorrágias internas (la mayor causa de la muerte traumática) utilizando diversos métodos. Los investigadores quieren perfeccionar una familia de pequeños robots que paramédicos podrían insertar en un paciente a través de una pequeña incisión.

AVANCES PARA LA MIOPIA

n San Diego desarrolla actualmente un sistema que se podría comercializar dentro de unos meses y que lograría hacer lentes realmente hechos a la medida de las necesidades del paciente. El proceso en vías de desarrollo empieza con un aparato que mide todos los defectos únicos del ojo, incluyendo irregularidades en la forma o la densidad del mismo.

Este avance tecnológico hace que una luz entre en el ojo y mide los cambios en las propiedades de onda de la luz reflejados en la retina. Partiendo de estos cambios, el aparato es capaz de calcular la medida de irregularidades puntuales y crear una receta digital que remite a Ophtonix. Dicha receta dirige un láser que examina un material convencional y fusionado con una capa de un material nuevo desarrollado por Ophtonix. La luz del láser transforma la estructura molecular del material de Ophtonix, alterando sus propiedades refractivas de un punto a otro, permitiendo la fabricación de lentes totalmente hechos a la medida del paciente en cuestiónE.

Nanotecnología molecular y sensores

La nanotecnología es la manipulación de materiales a una escala molecular. Muchos científicos utilizan hebras artificiales de ADN para lograrlo.

Technology Review publica que investigadores de la Universidad de Dortmund han descubierto la forma de hacer que ADN pegue y separe nanopartículas de oro a medida. Se podría aplicar este método a sensores que detectan sustancias y actividades biológicas en el laboratorio y en el cuerpo humano. También se podría aplicar a materiales programables cuyas propiedades se pueden cambiar al añadir un trozo de ADN.

ADN consiste en cuatro bases químicas - adenina, guanina, citosina y timina - unidas a un esqueleto de fosfato-azúcar. Las hebras de ADN se unen cuando las secuencias de bases se aparean - adenina con timina y citosina con guanina. Con el nuevo avance científico desarrollado por el equipo alemán, es posible lograr que hebras artificiales cortas de ADN formen estructuras, y luego se puede manipularlas para que se peguen a otros materiales y a continuación, es posible organizar estos otros materiales dentro de una estructura.

En esta investigación, los científicos utilizaron dos secuencias de hebras sencillas de ADN que se pegan a una nanopartícula de oro y una tercera hebra con tres secciones. Las primeras dos secciones de la tercera hebra aparean con cada una de las hebras de nanopartículas, pegándolas para que las nanopartículas de oro que llevan se posicionan cerca. Se puede separar las nanoparticulas utilizando un tercer tipo de hebra ADN que es igual que la hebra pegada de ADN. Esta hebra se adhiere primero a la tercera sección, la que está libre, de la hebra adhesiva de ADN y tira hasta que toda la hebra se despegue.

NUEVO ESCÁNER PARA DETECTAR EL CANCEL :

Nuevo escáner que recuerda el tricorder de Star Trek podría detectar el cáncer
Según un artículo publicado esta semana en Guardian Unlimited, los científicos están a punto de desarrollar un escáner al estilo Star Trek, capaz de captar signos de enfermedad y ofrecer un diagnóstico simplemente con pasar una onda sobre el cuerpo del paciente.
Los investigadores descubrieron que los rayos X en pacientes con cáncer muestran unos patrones que pueden desvelar el perfil genético de sus tumores. Estas huellas genéticas se pueden utilizar posteriormente para determinar el tratamiento del paciente.

La técnica proporciona al médico información sobre el progreso del cáncer del paciente, algo que hasta ahora solo era posible por medio de una biopsia.
Los investigadores creen que este sistema, que de momento es del tamaño de un cobertizo, podría servir finalmente para diagnosticar otras enfermedades además del cáncer.

Según Howard Chang, genetista de la Universidad de Stanford, en California, y coautor del estudio, que se ha publicado en la revista Nature Biotechnology, se podría utilizar este sistema para desvelar múltiples características de enfermedades, algo que permitiría llevar a cabo una medicina más personalizada, en la que las decisiones sobre el diagnóstico y tratamiento se basaran exactamente en lo que está sucediendo en el paciente.

El equipo examinó los rayos X de pacientes con cáncer de hígado e identificó más de 100 patrones que correspondían a niveles de expresión genética en el interior de los tumores. Utilizando tan solo 28 de estos patrones, los investigadores fueron capaces de elaborar el 80% del perfil genético de los tumores, compuesto de más de 5.000 genes individuales.

AVANCES EN ODONTOLOGÍA

Según un artículo publicado el 6 de julio de 2006 en la revista New Scientist (núm. 2559, pág. 25), un nuevo e ingenioso artilugio promete devolver una hermosa sonrisa a los jugadores de rugby y de hockey que han perdido algún diente. Se trata de un transmisor de ultrasonidos que encaja perfectamente en el interior de la boca de una persona, como los aparatos de ortodoncia, y que podría ayudar a que los dientes dañados volviesen a crecer.

El aparato envía impulsos ultrasónicos de baja potencia durante varios meses a los dientes dañados. Un cristal piezoeléctrico genera los ultrasonidos vibrando a frecuencias por encima de 20kH al ser alimentado con corriente alterna por un oscilador con una batería.

Jie Chen y Ying Tsui, ingenieros de la Universidad de Alberta, en Canadá, desarrollaron este diminuto dispositivo tras comprobar que la estimulación por ultrasonidos fomentaba la regeneración del tejido maxilar y de la dentadura dañada en animales: Tarek El-Bialy, de la Facultad de Medicina de Alberta, logró regenerar la dentadura de conejos que conservaban la raíz de algunos dientes con un dispositivo de mayor tamaño. Su trabajo publicado en el 2003 en el American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics (vol. 124, pág. 427), demostró por primera vez que los ultrasonidos de baja potencia podían estimular el crecimiento del tejido dental.

Los fisioterapeutas a menudo utilizan ultrasonidos para ayudar a soldar los huesos rotos. Aunque el mecanismo que subyace a esta curación todavía no se conoce detalladamente, una teoría sería que las ondas de presión imitan el efecto de un ejercicio intenso, sobrecargando el hueso y engañándolo para que genere más células óseas, dando lugar a un proceso conocido como osteogénesis.

Una silla de ruedas guiada por el cerebro

Una silla de ruedas inteligente, capaz de ser controlada por los pensamientos del usuario y llevarle

a su destino sin ningún tropiezo. Este es el invento del joven investigador español Javier Mínguez, de la Universidad de Zaragoza.

Tras años de arduas investigaciones, este físico madrileño ha diseñado uno de los más innovadores dispositivos para que las personas con discapacidades severas (parálisis cerebral, esclerosis lateral amiotrófica o lesión de médula) puedan dirigir sus desplazamientos con sólo pensar en ellos y, así, conseguir un grado de autonomía que haga su vida más fácil.

Para utilizarla, tan sólo necesita colocarse en su cuero cabelludo un gorro con 16 electrodos que, mediante un electroencefalograma, detectan fluctuaciones de milisegundos en la actividad de su cerebro.

Estas fluctuaciones se producen cuando el usuario mira hacia un punto preciso. Para que funcione,un sistema informático le va marcando diferentes puntos en la pantalla a los que dirigirse. Cuando señala al que la persona quiere ir, se activan una parte del cerebro, y así lo recogen los electrodos.

En mapa que se visualiza en la pantalla es en tres dimensiones y se genera con un láser instalado en la silla, de forma que continuamente se va explorando lo que hay en los alrededores. También lleva unos sensores en las ruedas que cuentan el número de rotaciones para no perder la posición en la que se encuentra en cada momento.

La señal detectada por los electrodos se envía a un sistema de navegación autónoma, que conduce la silla al destino deseado, evitando colisionar con los obstáculos del camino. El sistema es capaz de recogerdos órdenes por minuto.

Pasar por una puerta

No es la única silla de ruedas que funciona con el pensamiento de la que existe un prototipo, pero si es la más avanzada en algunos aspectos importantes. Mínguez, destaca, fundamentalmente, dos características: por un lado su tecnología robótica a la hora de captar la información de lo que hay alrededor en tiempo real, incluso de personas en movimientos con las que no se quiere chocar. Y por otro su sofisticado sistema de navegación autónoma, que permite hasta pasar por una puerta, algo que no se había conseguido hasta ahora.

"Otra contribución importante de este diseño es que el usuario no debe estar concentrado todo el tiempo en lo que quiere hacer. Lo piensa y la silla va donde quiere en un entorno de dos a ocho metros", apunta.

Para validar su dispositivo realizaron pruebas con cinco personas sanas. Primero tuvieron que determinar la señal cerebral, puesto que es diferente en cada individuo. Después el sistema identificó las señales. Y en la tercera fase, los usuarios realizaron maniobras complejas y paseos en espacios abiertos, tras un rápido cursillo que no duró más de una hora.

Ahora se encuentran en fase de perfeccionamiento del programa que permite al ordenador leer el cerebro para que el control sea aún más natural. También tratan de aumentar el número de órdenes que se realizan por minuto.

A falta de estos detalles, varias empresas de sillas de ruedas ya se han mostrado interesadas en partes de desarrollo, como el sistema de navegación, y se ha creado un spin-off (una empresa) en su Universidad para transferir esta tecnología al mercado. "Llevo ocho años trabajando en la silla y dos en el control mental. El proyecto, financiado por el Ministerio de Ciencia, acaba este año y ya está ejecutado", explica el investigador.

De momento, la sofisticada silla no puede utilizarse más de dos horas, debido a que se utiliza un gel para aumentar la conductividad en la cabeza y este producto, a las dos horas, comienza a endurecerse, perdiendo sus propiedades. «Esa es la misma tecnología que se utiliza en los hospitales y hasta que no mejore, no se puede hacer nada. Hay equipos que ya están investigando otros sistemas», señala el físico desde Zaragoza.

Gafas inteligentes que enfocan

 automáticamente para ver de cerca o de lejos

En estos días se llevó a cabo el CES (Consumer Electronic Show) en las vegas, en donde los fabricantes de tecnología presentaron sus nuevos productos que esperan sean comercializados con éxito, en general se vio mucha innovación, un ejemplo de la innovación en el CES son estos lentes que tienen una tecnología integrada que vendrá a mejorar la calidad visual de las personas que usan lentes bifocales.

Como sabrán, los lentes bifocales tienen dos áreas de visión que sirven para enfocar de cerca y de lejos para personas que sufren de miopía o hipermetropía, pero este tipo de lentes no son una solución muy buena para este problema ya que tiene una área limitada para cada tipo de enfoque lo que limita mucho a los usuarios. Pero ahora PixelOptics viene al rescate con estas gafas electrónicas, cuyo avance en lentes emPower que utilizarnuna capa de cristal líquido transparente que cambia electrónicamente las propiedades ópticas del objetivo para adaptarse a la visión o miopía o hipermetropía.

Cuando se mira hacia el frente, la cabeza por lo general se encuentra horizontal, por lo que un acelerómetro pequeño ajusta automáticamente los lentes para la visión lejana cuando se incline la cabeza hacia abajo para leer algo, se modifica las lentes para la visión cercana. Si esa capacidad de auto-cambio no parece la correcta se puede ajustar manualmente las propiedades visuales de los vidrios. Las gafas cuentan con una batería integrada que es cargada por medio de su cargador inductivo, una vez cargada la batería tendrá una duración de 3 días.

El lado negativo es que si deseas dejar tus antiguas gafas tendrás que desembolsar USD $1,200 por unas de estas gafas, pero realmente vale la pena ya que es tecnología que mejorara tu calidad de vida considerablemente si sufres de problemas visuales, además de que el diseño es perfectamente elegante lo que fue un gran trabajo de los diseñadores al integrar toda la 

electrónica en tan poco espacio, se esperan que estén pronto en el mercado.

Bastón inteligente para ciegos e hipoacúsicos

Crearon un prototipo del “smart cane”, un bastón que trae incorporada tecnología de identificación por radiofrecuencia y sensor de ultrasonidos para indicar cuándo girar o sortear obstáculos. El siguiente paso será adjuntarle un robot guía para la persona discapacitada.

La investigación fue realizada en la Universidad Central de Michigan, Estados Unidos, donde ingenieros y estudiantes crearon un bastón capaz de guiar ciegos en la calle. Se trata de un “bastón inteligente” (smart cane) con tecnología RFID (identificación por radiofrecuencia) y de ultrasonidos. Kumar Yelamarthi, líder del equipo de trabajo, se formuló dos objetivos principales: mejorar la seguridad del usuario y proporcionarle un instrumento para moverse con independencia.

Con ese fin, crearon un sensor de ultrasonidos que permite detectar objetos en el camino del usuario. Montado en el extremo del bastón, cerca del mango, el dispositivo funciona como una especie de guía para la persona. Asimismo, el lector de la antena y un detector EPC Gen 2 UHF RFID trabajan con etiquetas RFID incrustadas en la acera, que funcionan como marcadores. El bastón prototipo de Smart Cane también posee un microcontrolador, que funciona como el cerebro del sistema. Además, un teclado sirve para programar las rutas a pie.A través de las etiquetas RFID ubicadas en el suelo, el sistema puede determinar la ubicación del usuario y guiarlo en consecuencia, además de funcionar como un elemento de seguridad capaz de fijar con certeza su paradero. Hasta el momento, el sistema ha sido probado de manera limitada, con etiquetas RFID colocadas en una zona limitada. Los voluntarios utilizan el teclado para introducir un camino predeterminado en el microcontrolador, ya luego emprenden su recorrido. A través de los sensores y dispositivos, el sistema brinda una orientación que posteriormente se transmite al usuario mediante un altavoz montado en la correa del bastón, que va indicando la dirección correcta para girar y otras pautas similares.

Cuando el voluntario se acerca a un objeto con el cual podría colisionar, el dispositivo efectúa una alerta mediante el altavoz y brinda instrucciones para sortear ese escollo. Evidentemente, se trata de un conjunto de aplicaciones que podrían ser extremadamente útiles en el caso de personas no videntes o con visión reducida.

El bastón está pensado también para personas con problemas auditivos. En estos casos, el guante para tomar el bastón, conectado al microcontrolador, emite vibraciones que funcionan de la misma manera que las indicaciones sonoras, brindando pistas para virar hacia un lado o hacia otro, para detenerse ante un obstáculo o para superarlo.

En una segunda etapa de trabajo, Smart Cane contará con otro dispositivo: un robot que guiará directamente al usuario por la calle y que llevará el sensor de ultrasonidos y el lector RFID, en lugar de emplear el bastón para ese cometido. El robot caminará junto al usuario como una suerte de “perro mecánico”, disponiendo de una correa que lo vinculará a la persona a guiar.