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Administración y Negocios Digitales Administración y Negocios Sostenibles Business AnalyticsNeom: La ciudad utópica que la ingeniería civil ha vuelto realidad
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UTEC
La forma en que vivimos está cambiando. Con ciudadanos más conscientes, informados y empoderados, los núcleos urbanos se han transformado. La tendencia es construir smart cities, ciudades cuyo diseño está centrado en el ser humano y la innovación, por lo que se mejoran la calidad de vida de los habitantes y el acceso a servicios (salud, educación, seguridad, transporte, entre otros). Hoy en día, gracias a los avances en la ingeniería, han aparecido ciudades más futuristas, acercando la ciencia ficción a la realidad.
Uno de los retos más grandes, que se ha proyectado hacia 2030, es la construcción de Neom, un gigaproyecto en Arabia Saudí. Esta metrópoli busca resolver los problemas más importantes de las ciudades actuales, sin descuidar aspectos estéticos y funcionales.
“Neom da un paso más. No se conforma con ser una ciudad inteligente, sino que apunta a un nuevo concepto acuñado como “ciudad cognitiva”. Su objetivo es el intercambio de información e interacción entre los ciudadanos, habilitado por la tecnología y entornos de comunicación, para generar conocimiento dentro de una inteligencia colectiva, en la que el bienestar, las experiencias y las percepciones de cada uno son tan importantes como las de los demás. Así, se comparten aprendizajes y motivaciones con el fin de ser más eficientes, sustentables y resilientes. Todo esto para 9 millones de habitantes… ¡Es un desafío colosal!”, señala el Dr. Félix Caicedo, docente de Ingeniería Civil de UTEC.
Para la construcción de Neom, además de nuevas tecnologías ―como robótica aplicada, construcción modular, impresión 3D, entre otras―, se está realizando un diseño sostenible, pensado en reducir la huella de carbono en los procesos constructivos mediante la circularidad y reutilización de materiales.
“Todo en Neom es un desafío de gran envergadura para la Ingeniería Civil. Es una ciudad traída de la utopía a la realidad“, señala el especialista, quien también detalla cuáles son los tres megaproyectos que se han planeado:
- The Line: Una ciudad completamente lineal, concebida para 9 millones de personas. Cuenta con 170 km de largo, 200 m de ancho y 500 m de alto. Su altura equivale a casi un edificio de 20 pisos. Asimismo, el diseño está basado en módulos interconectados y abiertos que permiten una circulación natural de aire.
“Cuenta con tres niveles: una capa superior peatonal, una segunda capa de servicios y una tercera capa para desarrollar la red de transporte de alta velocidad, sin autos, asegurando un tiempo de desplazamiento de 20 minutos entre los dos extremos de la ciudad. De hecho, un ciudadano debería acceder a cualquier tipo de servicio en menos de 5 minutos caminando”, señala.
- Oxagon: Esta ciudad industrial flotante se localizará en el sur de Neom, sobre el mar Rojo, y poseerá 7 km de ancho. Además, su puerto ―que estará 100% automatizado y se abastecerá exclusivamente de energías renovables para su funcionamiento― será 33 veces el de Nueva York.
- Trojena: En este complejo turístico, que abarcará seis distritos y se encontrará ubicado a 50 km del Golfo de Aqaba, los visitantes podrán disfrutar de deporte, naturaleza, experiencias de arquitectura reales y virtuales, hospedaje y entretenimiento. “A nivel de infraestructura, considera la construcción de un embalse; y, a nivel de construcción, estructuras no convencionales en cuanto a arquitectura o materiales”, afirma.
A pesar de las grandes expectativas, la nueva metrópoli podría correr el riesgo de no verse terminada para el 2030.
“Planeamiento urbano, financiamiento, gestión de la construcción, conocimiento, tecnología, supervisión, recursos y perseverancia. Si alguno de estos ocho elementos falla, el proyecto fracasa. Como todo desarrollo inmobiliario, Neom está supeditado a la dinámica de la preventa y venta de espacios para financiar cada etapa; pero, sobre todo, la duración de los trabajos de un proyecto constructivo depende de los imprevistos que surjan y el manejo de estos durante el desarrollo de las obras”, señala el Dr. Caicedo.
Hacia un camino con más smart cities
Si bien Neom es uno de los gigaproyectos más reconocidos, las ciudades inteligentes serán el futuro, pues brindan buena gobernanza, gestión adecuada de la infraestructura pública, sustentabilidad, cohesión social y estabilidad para emprender negocios en torno a la tecnología.
“Logran realizar reparaciones oportunas, reducir el consumo energético y gestionar residuos domiciliarios. Una ciudad inteligente normalmente es eficiente e integrada: Posee un buen soporte tecnológico en el mobiliario urbano, vehículos, teléfonos o dispositivos de alumbrado, bajo el concepto de IoT (Internet of Things), siempre que todo permita recopilar datos y tomar decisiones en tiempo real”, destaca el docente de Introducción a la Ingeniería Civil y Proyecto Interdisciplinario.
Por eso, esta rama ingenieril está cada vez usando más tecnologías para la construcción de smart cities. De hecho, según Juniper Research, en 2022, las cinco ciudades inteligentes más destacadas son Shanghai (China), Seúl (Corea del Sur), Barcelona (España), Beijing (China) y Nueva York (Estados Unidos).
“La Ingeniería Civil define ―en las áreas de construcción, transporte o recursos hídricos― herramientas y metodologías que, apoyadas en conceptos como digitalización, automatización, optimización, gestión medioambiental, resiliencia o gestión de residuos, nos permiten pensar y materializar el tipo de ciudad en la que queremos vivir, por medio de la dupla planeamiento-implementación”, puntualiza el experto.
UTEC Space: “Hace mucho que el límite dejó de ser el cielo”
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UTEC
El espacio exterior puede parecer un concepto lejano y difícil de comprender. Sin embargo, hacia finales del 2018, seis alumnos de UTEC decidieron hablar del universo como una realidad tangible, desde una perspectiva multidisciplinaria. Es por eso que postularon a ‘Sembrando ideas’, concurso que impulsa la creación de organizaciones estudiantiles en UTEC; y, para el ciclo 2019-1, UTEC Space comenzó oficialmente sus actividades.
Descubriendo el mundo del diseño aeroespacial y la astrobiología
Empezaron con dos áreas de trabajo: Diseño Aeroespacial y Astrobiología. Por los dos años siguientes, no solo se limitaron a organizar charlas y conversatorios para la comunidad universitaria, sino que, a nivel interno, formaron equipos para la discusión de papers. Inclusive, llegaron a elaborar un prototipo de un cockpit de planeador, como simulador de vuelo, el cual presentaron en una feria organizada por las Fuerzas Armadas.
De esta forma, buscaron visibilizar diversos proyectos espaciales, siempre enfatizando que se puede contribuir con su desarrollo desde cualquiera de los campos del conocimiento. Por eso, alumnos de todas las carreras eran bienvenidos, llegando a tener 20 miembros en el comité directivo.
“Desde 1974, contamos con la Comisión Nacional de Investigación y Desarrollo Aeroespacial (CONIDA), que funciona como sede central de la Agencia Espacial del Perú. A través de esta entidad, se logró el lanzamiento del satélite peruano PeruSat-1, en 2016. Sin embargo, en los últimos años, se han destacado diversas iniciativas de estudiantes para el desarrollo de nanosatélites y el diseño de rovers de exploración. A la fecha, estas han liderado el avance del sector espacial en el país, lo que demuestra que, entre nosotros, existe el potencial para desarrollar estas tecnologías”, afirma Lielka Caballa, fundadora de UTEC Space y estudiante de Bioingeniería.
Si bien esta organización ha permanecido inactiva durante el último año, realizarán una convocatoria abierta para reintegrar su directiva y presentarse al concurso ‘Sembrando Ideas’ hacia fines del 2022. Su visión es continuar impulsando, entre los futuros profesionales, el desarrollo de proyectos aeroespaciales que alcancen la fase de implementación.
“Desde muy pequeños, hemos soñado con ir más allá de lo que se observa en la noche cuando miramos al cielo. Todos los avances que se lograron en el siglo pasado demuestran que los esfuerzos por lograr objetivos grandes, para superarnos a nosotros mismos, pueden sacar lo mejor de la voluntad humana. Todos los miembros de UTEC Space queremos ser parte de eso: de algo más grande que nosotros”, comenta.
Es importante resaltar que el tema espacial no se ha mantenido ajeno a la universidad. Actualmente, dos equipos de alumnos han iniciado sus propios esfuerzos por desarrollar iniciativas de este tipo: Nova Aerospace y Kuntur Aerodesign.
“Todos podemos hablar del espacio y desempeñar un rol muy importante, desde lo que sabemos y soñamos hacer. Busquen a personas que compartan su sueño y su visión. Existen distintas organizaciones internacionales que motivan a los estudiantes a involucrarse en el sector espacial, como Space Generation Advisory Council. Siempre estén atentos a las oportunidades y atrévanse a participar. Sobre todo, nunca dejen de aprender acerca de lo que hay más allá de las estrellas y sobre los esfuerzos que distintas personas y grupos están haciendo para lograr llegar. Hace mucho que el límite dejó de ser el cielo”, señala Lielka.
También es importante que recordemos a los otros cinco estudiantes que hicieron posible estos aprendizajes al fundar UTEC Space: Miguel Saturno (Ingeniería Electrónica), José Zavala (Ingeniería Mecatrónica), Lorena Gallo (Bioingeniería), Roberto Ortega (Ciencia de la Computación) e Iván Mamani (Ingeniería Mecatrónica).
Aliados de The Mars Society
Desde Bio-UTEC y el área de Astrobiología de UTEC Space, se organizaron charlas sobre las investigaciones que desarrolló el equipo peruano que fue al Mars Desert Research Center, mostrando cuáles eran los proyectos que se estaban llevando a cabo en ambientes que simulaban las condiciones de Marte.
Posteriormente, The Mars Society Peru, en colaboración con la Agencia Espacial China, crearon el proyecto IRMA, el cual busca estudiar el efecto de la microgravedad en bacterias que pueden causar enfermedades infecciosas. Esta es una de las siete iniciativas mundiales seleccionadas para ser enviadas a la Estación Espacial China Tiangong. En Latinoamérica, es la única representante. De UTEC, son ocho los estudiantes de Ingeniería Mecatrónica y Bioingeniería involucrados en el diseño del payload y la preparación de la carga útil.
Chem-E Day 2022: la Ingeniería Química hacia una economía más verde
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UTEC
Chem-E Day 2022 es un evento académico organizado por la carrera de Ingeniería Química de UTEC para difundir el rol de la profesión en entornos cambiantes y con énfasis en la sostenibilidad de los procesos.
Este año, participarán 8 profesionales cuyas ponencias girarán en torno al papel de la Ingeniería Química en la construcción de una economía más verde.
Te esperamos el jueves 29 de septiembre a las 10:00 a.m.
Lugar: Auditorio UTEC + Zoom (evento híbrido).
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Chem-E Day 2022: profesionales destacados de la ingeniería química se reunieron para mostrar la versatilidad de este campo
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UTEC
Este jueves 29 de septiembre, reconocidos profesionales e investigadores de la industria y la academia se reunieron en ChemE Day 2022, un evento académico organizado por la carrera de Ingeniería Química de UTEC para difundir el desarrollo profesional de estos especialistas en entornos cambiantes y con énfasis en la sostenibilidad de los procesos.
“Espero que esta cuarta edición inspire y concientice a estudiantes universitarios y a jóvenes profesionales no sólo acerca de cuán versátil la Ingeniería Química debido a su amplio rango de acción en múltiples industrias y niveles organizativos, sino también acerca del rol clave que desempeñan profesionales de esta carrera en promover un enfoque más sostenible en el diseño, operación, supervisión y mejoramiento de los procesos mediante los que se producen las cosas que facilitan nuestra vida día a día”, comenta Francisco Tarazona, director de la carrera de Ingeniería Química en UTEC.
Este año, participaron 8 profesionales cuyas ponencias giraron en torno al papel de la Ingeniería Química en la construcción de una economía más verde.
- Dr. Mahmoud El-Halgawi
Texas A&M University
Effective strategies to advance economic, safety and environmental targets in process industries
- Renato Chiarella
Alkermes
Manufactura verde como estrategia innovadora para la industria farmacéutica: retos y oportunidades
- Janet Zender
Minsur
Retos para hacer sostenible la industria en el país
“La carrera de Ingeniería Química se beneficia directamente con el conocimiento y la experiencia que compartieron los diversos líderes profesionales convocados e indirectamente con el interés que manifiesten los participantes que eventualmente se traduce en un acercamiento y en colaboraciones con asociaciones profesionales como AIChE-Perú”, agregó Francisco.
Normas y estándares aplicados en aeropuertos desde la perspectiva de estudiantes de Ingeniería Civil
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UTEC
El aeropuerto Jorge Chávez es uno de los más importantes del Perú, con un impacto directo en la economía del país ya que permite la interacción y comunicación con el resto del mundo.
Actualmente este aeropuerto se encuentra en proceso de ampliación, con la construcción de un nuevo terminal, torre de control y una segunda pista de aterrizaje. Este proyecto presenta significativa complejidad, tanto a nivel logístico cómo constructivo. Para lograr los objetivos del proyecto y sortear algunas de las complejidades mencionadas, es necesario emplear ciertos estándares de construcción que involucran diversos aspectos como el diseño de estructuras, selección y calidad de materiales, etc.
Esta nota presenta una breve descripción de las normas y estándares principales aplicados en el desarrollo de las pistas de aterrizaje, torre de control y el nuevo terminal del mencionado proyecto.
Vale la pena mencionar que la información presentada aquí no intenta ser exhaustiva, sino que se presenta desde la perspectiva de estudiantes de ingeniería civil de UTEC que visitaron el proyecto.
1 Pistas de aterrizaje
1.1 Normas de diseño
En este caso se tiene en cuenta que debido al largo de las pistas y las variaciones de las alturas elipsoidales del terreno se debe seguir unos parámetros para evitar cambios bruscos en la velocidad del avión. Para ello es importante comprender el concepto de pendientes longitudinales, la cual hace referencia a la variación del alineamiento vertical de la pista de aterrizaje, y se calcula con la diferencia entre la altura máxima y mínima de la pista, entre la longitud de ésta.
Debido a que la longitud del campo de referencia del avión es de 3580 metros, entonces la clave de referencia de la pista es el número 4. Al tomarse la pista por tramos se debe tener una pendiente local según menciona la RAP (2021) “25% cuando el número de clave sea 4, excepto en el primero y el último cuarto de la longitud de la pista, en los cuales la pendiente no debería exceder del 0,8%”. Estos estándares permiten realizar un correcto aplanado del terreno sin necesidad de realizar grandes movimientos de tierra y evitamos costos adicionales e ilusiones ópticas de la pista.
1.2 Normas de materiales
Las pistas de aterrizaje al recibir vuelos internacionales usualmente aterrizan aviones comerciales con una gran capacidad de pasajeros, por ello los materiales con los que se construye la pista deben ser capaces de resistir altas cargas. Para ello la norma RAP 314 cap 2.6.2 menciona que RAP (2021) “Se debe obtener la resistencia de un pavimento destinado a las aeronaves de masa en la plataforma (rampa) superior a 5 700 kg”. Al no cumplirse con esta norma el pavimento podría hundirse y agrietarse, lo cual al momento de aterrizar ocasionaría un cambio de dirección en las llantas, inestabilidad de las cargas del avión y daños en el fuselaje.
Asimismo, se tuvo en cuenta la norma (AC) 150/5230-6F-Diseño y Evaluación de Pavimentos Aeroportuarios, para saber las capas de drenaje de pavimento necesarias para las pistas de aterrizaje y las características que deben cumplir los materiales a utilizar, cómo flexibilidad, rigidez y coeficiente de Poisson del concreto.
2 Torres de control.
2.1 Normas de diseño
Se espera que la nueva torre de control pueda operar dos pistas de manera simultánea; por esta razón se deben cumplir ciertos requisitos para la mejora de la visibilidad dentro de la torre. Estos son realizados por la Federal Aviation Administration (FAA).
La altura de la torre de control y su distancia a las ubicaciones principales de todo el aeropuerto deben cumplir con criterios de reconocimiento de objetos y visibilidad. El observador que se encuentre en la torre de control tendrá la capacidad de saber que algo está presente en el aeropuerto, aunque no logre identificar con exactitud el objeto. La vista frontal debe cumplir un requisito mínimo del 95.5% (Federal Aviation Administration-6480.4B).
Asimismo, se debe realizar un análisis del ángulo de incidencia de la torre que permita que la vista de los observadores de un objeto distante logre cruzarse con la superficie del aeropuerto. El ángulo mínimo debe ser mayor o igual que 0.8 grados (Federal Aviation Administration-6480.4B).
2.2 Normas de materiales
Los aceros estructurales que se usan en aplicaciones sísmicas se han seleccionado en función de sus propiedades inelásticas y soldabilidad,teniendo que cumplir con las características ya mencionadas (American Institute of Steel Construction, AISC 341-16).
Para la elaboración de formas estructurales de ala ancha, las normas ASTM A992-A992M y ASTM A913-A913M poseen requisitos de tensión extras que no pueden ser superiores a 0.85 (American Institute of Steel Construction, AISC 341-16). También para la construcción de pilotes como base para la nueva torre de control, el concreto usado para la elaboración de estos pilotes tienen las características que están señaladas en Cast In Place Concrete (Sección 03300).
Se consideraron algunas especificaciones de la FAA para las especialidades de geotecnia,movimiento de tierras e instalaciones eléctricas del Lado Aire. Las especificaciones tipo FAA se redactan de acuerdo a la normativa vigente AC 150/5370-10H (Standard Specifications for Constructions of Airports)
Referencias:
American Institute of Steel Construction, 2016 (AISC 314-16):161-165
American Institute of Steel Construction, 2016 (AISC 360-16):223-227
Federal Aviation Administration, 2018 (6480.4B): 5-11
(AC) 150/5230-6F – Diseño y Evaluación de Pavimentos Aeroportuarios
RAP 314 Aeródromos Volumen I Diseño y Operaciones de Aeródromos, N° 27261, Regulaciones Aeronáuticas del Perú, Lima, 2021.
Redactado por:
Rubith Nayeli Correa Julca, Eduardo Jesús Carpio Ancalle y Walter Gonzalo Gonzales Cruz, estudiantes de la carrera de Ingeniería Civil de UTEC
Estudiantes peruanos ejecutarán primer proyecto dentro de una Estación Espacial
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UTEC
Un grupo de estudiantes y jóvenes profesionales peruanos enviarán al espacio, el primer proyecto fabricado en el Perú se llevará a cabo dentro de una Estación Espacial. El proyecto, denominado IRMA, siglas para Instrumento para el Registro de Actividad Microbiana, es una iniciativa de The Mars Society Perú, que realizará experimentos microbiológicos a bordo de la Estación Espacial China.
Esta hazaña cuenta con la participación de alumnos de Bioingeniería e Ingeniería Mecatrónica de UTEC, así como de otras carreras y universidades.
El proyecto cuenta con la participación de 22 talentosos estudiantes pertenecientes las carreras de Bioingeniería e Ingeniería Mecatrónica de UTEC, así como alumnos de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), la Universidad Ricardo Palma, la Universidad Nacional Federico Villarreal y la Pontificia Universidad Católica del Perú, quienes vienen trabajando en equipo para afinar los últimos detalles del lanzamiento.
La cápsula espacial será enviada a microgravedad portando las bacterias Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa, causantes de múltiples y graves infecciones en los humanos, y registrará información valiosa para la creación de nuevos y potentes fármacos.
Los estudiantes que conforman el Proyecto IRMA fueron seleccionados por The Mars Society Perú, mediante un minucioso proceso de selección de estudiantes de carreras como Ingeniería Física, Bioingeniería, Ingeniería Electrónica, Ingeniería Mecatrónica e Ingeniería Mecánica, interesados en la astrobiología, ciencia y tecnología.
En este grupo destacan ocho talentosos estudiantes de UTEC, pertenecientes a las carreras de Bioingeniería e Ingeniería Mecatrónica, quienes son los encargados de determinar y estudiar la concentración de cepas bacterianas que se enviarán al espacio.
Los estudiantes de UTEC también son responsables de realizar pruebas de la cápsula espacial para garantizar un correcto despegue y mantenimiento en órbita, además de analizar, con el apoyo de alumnos de las otras instituciones, los algoritmos que se registrarán durante los días de expedición del proyecto en la Estación Espacial China.
La cápsula que será empleada en la misión está siendo fabricada por los estudiantes de la UNI y cuenta con la tecnología necesaria para monitorear cada detalle del proyecto mediante el registro fotográfico del avance de las bacterias, hallazgos que serán evaluados e interpretados por los estudiantes de UTEC.
“Los descubrimientos obtenidos nos permitirán prevenir que los astronautas reduzcan su rendimiento cuando estén en una misión espacial y contar con una investigación científica lo suficientemente potente para atacar directamente la resistencia de bacterias cuando hay un tratamiento de fármacos constante”, sostuvo Alejandro Iza, estudiante de décimo ciclo de la carrera de Bioingeniería de la UTEC y Coordinador del Área de Biotecnología de Proyecto IRMA.
Cabe destacar que los alumnos de UTEC que forman parte del Proyecto IRMA, también integran Bio-UTEC, organización estudiantil que busca democratizar la ciencia y biotecnología en el Perú.
Empresas podrán llevar su nombre al espacio
Proyecto IRMA es una muestra muy interesante e inspiradora de cómo jóvenes universitarios, motivados por la misma pasión, pueden tangibilizar sus sueños y aportar con su talento en pro de una mejora para la humanidad a través de la ciencia.
Las empresas que deseen ser parte de la misión y llevar su marca al espacio impresa en la cápsula pueden escribir a info@irmaproject.org
Chem-E Day 2022: Más de 180 personas pudieron conocer cómo la Ingeniería Química está ayudando a un mundo más sustentable
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UTEC
“La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma”, fue uno de los postulados de Antoine Lavoisier, considerado el padre de la química moderna. Bajo este y otros principios, los ingenieros químicos diseñan y mejoran procesos productivos. Estos van ―por mencionar solo algunos ejemplos― desde la obtención de harina y aceite de pescado, biocombustibles, biocatalizadores o metales preciosos hasta, inclusive, crear nanotubos de carbono, los cuales son muy valiosos en la nanotecnología. Sin embargo, en el siglo XXI, el nuevo reto de estos profesionales es seguir ayudando al mundo de una forma sustentable.
Por eso, el pasado 29 de septiembre, UTEC y el Departamento de Ingeniería Química presentaron la cuarta edición del Chem-E Day (Chemical Engineer´s Day). En el evento ―al que asistieron 186 personas de modo presencial y virtual, entre estudiantes, investigadores y público en general―, se buscó difundir el rol que está jugando esta carrera para lograr que las empresas sean más sostenibles, ayudándolas a disminuir sus residuos.
El selecto panel estuvo conformado por ponentes de destacada trayectoria nacional e internacional:
- Francisco Tarazona, director del Departamento de Ingeniería Química de UTEC, expuso sobre ‘¿Por qué la Ingeniería Química es necesaria en el tránsito hacia una economía más verde?’.
- Eberth Tejada de ZINSA, empresa líder en la transformación y comercialización de metales no ferrosos y sus derivados, se enfocó en ‘La evolución de paradigmas de sostenibilidad en la aplicación de la Ingeniería Química en las últimas dos décadas’.
- Julia Espinoza, de la Universidad de Kansas, habló de ‘La termodinámica de las tecnologías de captura, utilización y almacenamiento de carbono, en relación a la reducción de las emisiones de CO2’.
- Renato Chiarella, director senior de Alkermes, compañía biofarmacéutica global, abordó ‘La manufactura verde como estrategia innovadora para la industria farmacéutica: retos y oportunidades’.
- Janet Zehnder, de la empresa minera peruana Minsur, se enfocó en ‘Los diversos retos que se tienen para hacer sostenible la industria en el país’.
- Luis Torres, ingeniero de Pluspetrol, compañía internacional con más de 45 años en la exploración y producción de hidrocarburos, comentó acerca de ‘La simulación de procesos y su importancia para la evaluación de riesgos e indicadores ambientales’.
- Mahmoud El-Halgawi, de Texas A&M University, resaltó ‘Las estrategias efectivas para avanzar en los objetivos económicos, de seguridad y de medio ambiente de las industrias de procesos’.
- Lelis Clemente, colaboradora de Anders Group (distribuidor de materia prima en Perú, con sucursales a nivel regional) y egresada de Ingeniería Química de UTEC, detalló ‘¿Cuáles son las herramientas que brinda la carrera de ingeniería química en UTEC para alcanzar metas de desarrollo sostenible?’.
De este modo, UTEC refuerza su compromiso de crear ingeniería y tecnología con propósito significativo para la sociedad y en armonía con el planeta.
Alumno de Ciencia de la Computación de UTEC prepara a la delegación peruana que competirá en la Olimpiada Europea de Informática para Mujeres
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UTEC
Con el fin de seguir motivando a más jóvenes talentosas a involucrarse en la Ciencia de la Computación, por segundo año consecutivo, se estará realizando la Olimpiada Europea de Informática para Mujeres (EGOI, por sus siglas en inglés). Esta edición está siendo organizada por el Ministerio de Educación de Turquía y se llevará a cabo del 16 al 23 de octubre en la ciudad de Antalya.
En el concurso ―que consiste en resolver difíciles ejercicios de programación durante dos días―, participarán más de 50 países, entre ellos el Perú. Gustavo Orozco, alumno de 4to ciclo de Ciencia de la Computación en UTEC, es el entrenador de la delegación nacional.
Conversamos con él para que nos cuente más detalles, antes de su viaje junto a la selección peruana.
Gustavo, ¡felicidades! ¿Cómo te sientes al preparar a las estudiantes que nos representarán en la EGOI 2022?
Actualmente, nuestro país está en déficit de talentos de programación. Recién este año, ha participado en la Olimpiada Internacional de Informática, por lo que no tenemos un nivel adecuado en comparación a otros países. Por eso, me motiva mucho apoyar a los estudiantes que tengan capacidades para poder representar y sobresalir a nivel internacional. He seguido el desempeño de cada una de las participantes y sé que darán lo mejor de sí mismas. Me enorgullece ser el entrenador de estas escolares.
¿Cómo nació esta vocación para preparar alumnos que compitan en eventos internacionales?
En 2020, junto a José Leónidas y Jorge Fiestas, fundamos el ‘Club de Programación Competitiva’, que tiene como objetivo entrenar a los estudiantes de UTEC para participar en las competencias de programación a nivel universitario e internacional, tales como IEEEXtreme, ICPC, Facebook Hacker Cup y Google Code Jam.
¿Cómo te está ayudando estudiar Ciencia de la Computación en tu rol de entrenador?
En Ciencia de la Computación de UTEC desarrollamos el pensamiento computacional y aprendemos los importantes algoritmos y estructuras de datos que sirven para resolver desafíos muy complejos. ¡Nos enseñan a pensar y es lo que yo trato de transmitirle al grupo de chicas a las que estoy entrenando para que tengan éxito no solo en esta competencia sino en distintos desafíos de su vida!
Cleveland Clinic - UTEC Summit 2022: Se están diseñando nuevas tecnologías de bajo costo en el campo de la medicina para afrontar la era post pandemia
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UTEC
El pasado 14 de octubre se llevó a cabo Cleveland Clinic - UTEC Summit 2022, evento anual organizado por el Centro de Bioingeniería (BIO) y el Departamento de Bioingeniería de UTEC, áreas lideradas por el Dr. Julio Valdivia. Esta edición estuvo enfocada en las tecnologías de bajo costo para la era post pandemia.
“Es el fruto de una alianza estratégica importante entre dos instituciones que hacen investigación―una de estas organizaciones es académica y otra brinda servicios médicos―. El congreso nos permite mostrar, a los universitarios y al público en general, la experiencia que hemos obtenido en los proyectos conjuntos, así como los resultados e investigaciones que estamos desarrollando. Además, podemos incentivar y capacitar a la población para que sepan cuáles son los retos y oportunidades en cuanto a la industria biomédica, avances tecnológicos, etc.”, señaló el Dr. Valdivia.
Entre los temas que se desarrollaron, se enfatizaron los diversos dispositivos médicos que se están elaborando, la creación de valor mediante aplicaciones móviles, la industria de la innovación en la bioingeniería, entre otros. Asimismo, se contó con ponencias de destacados expositores de Cleveland Clinic: Mg. James Ellis, Director General de Innovación y pre-market; PhD. Geoffrey Vice, Director Ejecutivo de Innovación y del Departamento de Ingeniería Biomédica; Ing. Barry Kuban, director del Centro de Electrónica del Departamento de Ingeniería Biomédica de Cleveland Clinic; y Robin Crotty, administradora de la Oficina de Innovación.
El PhD. James Gumbart, profesor asociado de Física en Georgia Tech, estuvo encargado de la charla sobre ‘Las simulaciones de dinámica molecular como un paso rápido y de bajo costo para abordar las amenazas microbianas’; mientras que, por el lado de UTEC, el Dr. Valdivia brindó detalles sobre el futuro de la tecnología en la medicina.
“La bioingeniería busca integrar las ramas de la biología, ingeniería y medicina. Por eso, los retos que se presentan en esta disciplina son dos. Primero, debemos prevenir una posible pandemia mediante el uso de herramientas de ingeniería de procesos y de toma de decisiones adecuadas. Para ello, debemos contar con profesionales capacitados que fabriquen rápidamente dispositivos como ventiladores mecánicos, sistemas específicos para el tratamiento de ciertas enfermedades o, incluso, diseñen nuevas vacunas. El otro reto es que podamos ayudar a solucionar los problemas de salud que dejó el COVID-19 mediante dispositivos de bajo costo. Básicamente, los desafíos son democratizar la tecnología para la solución de problemas y necesidades que tenemos en este mundo post pandemia”, puntualizó Valdivia.
CRISPR vs VIH: Empleando la edición genética en la cura del SIDA
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UTEC
El Virus de Inmunodeficiencia humana sigue siendo una amenaza para la salud humana mundial. A pesar de terapias prometedoras como antirretroviral (cART) e incluso las terapias de reemplazo de médula ósea, se controla la replicación del VIH-1, pero ninguna terapia actual afecta al genoma viral latente insertado en las células humanas.
El virus VIH es actualmente tratado por terapia de antirretrovirales que afecta la replicación viral controlando la enfermedad. A pesar de que estos fármacos son muy efectivos, se debe considerar su costo y el hecho de que las personas deben tomarlos de manera crónica. Por ello, muchas personas preferirían eliminar completamente el virus de su genoma, incluso aquellos reservorios virales latentes [1]. La mutación delta 32 causa una alteración en el receptor de quimiocinas CCR5. Dicho receptor sirve para el ingreso del virus de inmunodeficiencia adquirida (VIH) a las células T CD4 del sistema inmunológico. Las personas con esta rara mutación no se infectan con VIH-1 y no desarrollan el síndrome SIDA [2].
Figura 1. El Virus de Inmunodeficiencia adquirida es un patógeno de preocupación mundial. La herramienta molecular CRISPR es un método promisorio que podría remover el genoma “reservorio” del VIH-1 en pacientes infectados.
Muchos intentos han tratado de expandir esta condición en personas que se encuentran infectadas con VIH-1 a manera de una terapia genética. El objetivo es reducir la carga viral a menos de 200 copias por mililitro de sangre, lo que permite que el sistema inmunológico se haga cargo del virus y las personas no son capaces de transmitir al virus por vía sexual. En 2014, Tebas y colaboradores, inyectaron a 12 pacientes con células T CD4 expresando una proteína llamada “Zinc Finger” o “dedo de zinc” fusionada a una nucleasa de ADN.
Este “caballo de troya” se conoce como ZFN (“zinc finger nuclease”) consiste en inyectar 10 mil millones de células T CD4 recombinantes, intravenosamente en pacientes VIH positivo; a los cuales se les suspendió la terapia antirretroviral. Los dedos de zinc o ZFN reconocen una región en el genoma viral y la eliminan. Empleando ZFN, se produjo un efecto adverso grave producto de la transfusión y solo en el 25% de los pacientes el VIH-1 era indetectable [3].
En 2019, se realizó un trasplante de médula ósea para un paciente con leucemia linfoblástica aguda y a la vez VIH positivo. Se utilizaron células madre y progenitoras hematopoyéticas (HSPC) editadas con CRISPR deficientes en CCR5. No se observaron efectos adversos de las células HSPC (CCR5-/CRISPR) y se logró un establecimiento de estas a largo plazo. Sin embargo, solo el 5 % de los linfocitos poseen una interrupción de CCR5 [4].
Se han reportado casos en donde el tratamiento de médula ósea convencional empleando un donante con la mutación CCR5 pueden evitar la infección por VIH. En dichos casos, las personas se han declarado libres de VIH por dicha terapia. Recientemente, en el congreso CROI 2022; se reportó un tratamiento nuevo y exitoso en una mujer con remisión de VIH. La persona VIH positiva había desarrollado leucemia mieloide aguda. Ambas enfermedades fueron tratadas con antirretrovirales y quimioterapia, respectivamente. En 2017, se sometió a un tratamiento en donde células madre de cordón umbilical de un donante con la mutación CCR5 y células madre de un donante de médula ósea. Luego de 37 meses del trasplante dual, se suspendió la terapia antirretroviral y actualmente el VIH es indetectable en el suero [5].
El trasplante de médula ósea es un procedimiento costoso, de alto riesgo y existen muy pocos donantes de médula disponibles con la mutación delta 32. Adicionalmente, requieren meses de búsqueda de donantes y preparación del paciente y métodos de laboratorio caso por caso. ¿Se podría implementar una estrategia de terapia generalizada para poder eliminar el VIH en pacientes en terapia antirretroviral a un costo razonable?
La principal limitante de las terapias es que el virus puede permanecer inactivo por años sin producir copias, pero con una carga viral infecciosa. Los reservorios de VIH en el genoma son inalcanzables para el sistema inmunológico y las terapias actuales. El sistema de edición genética CRISPR promete inactivar el genoma viral del VIH-1 en pacientes con terapia antirretroviral activa. Dicha afirmación es debido a los avances recientes con terapia CRISPR in vivo. Existen ejemplos exitosos de terapia “ex vivo” en donde se modifican genéticamente células del cuerpo extraídas del paciente, y posteriormente reintroducidas. Este procedimiento es costoso y especializado; además, no todos los padecimientos califican para terapia de aislamiento celular “ex vivo”.
El siguiente reto para el sistema CRISPR es la entrega “in vivo” de la maquinaria de edición genética. En esta configuración la edición genética ocurre dentro del cuerpo del paciente. La amiloidosis de transtiretina (ATTR) se caracteriza por la acumulación de esta proteína mal plegada en tejidos del sistema nervioso y corazón. El sistema CRISPR NTLA-2001 consiste en nanopartícula lipídicas (LNP) que son transportadas al hígado por transfusión sanguínea. Los hepatocitos absorben LNP/CRISPR, e inicia el proceso de edición genética. Del mismo modo, se procede en el tratamiento de la enfermedad de angioedema hereditario, en donde el gen KLKB1 que codifica para la proteína calicreína debe ser inactivado. La sobreacumulación de esta proteína produce bradiquinina causante de severas inflamaciones que pueden llegar a ser mortales. La empresa Intellia Therapeutics emplea esta estrategia debido a que el hígado fácilmente absorbe las micelas de grasa (LNP) y es relativamente simple tratar padecimientos relacionados al correcto funcionamiento de este órgano. Empleando este método, reportan que el sistema CRISPR redujo la proteína dañina (transtiretina); en más del 90 por ciento de un total de 12 personas con amiloidosis, una enfermedad genética que puede provocar insuficiencia cardíaca [6].
Actualmente, el reto para la terapia CRISPR es llevar la edición genética a otros órganos. La tecnología LNP no sirve para entregar CRISPR a órganos como el cerebro y los pulmones. Los investigadores ahora se preguntan si se podría detener a un patógeno como el VIH-1 y atacar al genoma insertado en los reservorios de linfocitos T CD4. El virus insertado necesita su genoma completo para replicarse. Por lo tanto, si CRISPR remueve fragmentos del mismo, inactivaría la capacidad del virus para infectar.
Los primeros estudios han resultado promisorios. Ratones de laboratorio modificados con inserciones del genoma del VIH-1, mostraron que CRISPR puede eliminar regiones del virus insertado en el ADN del huésped. El mismo grupo de investigadores demostró un efecto similar en simios, cuando se utiliza la herramienta para editar el genoma del virus SIV (“simian immunodeficiency virus”). La remoción del gen Gag en el ADN viral en ambos modelos animales hace que el virus sea indetectable en la sangre. En esta investigación publicada en la revista Nature en 2019, se demuestra que el virus puede eliminarse permanentemente del hospedero animal [7, 8].
Los antecedentes anteriores motivaron a los científicos a implementar los ensayos en pacientes seropositivos con tratamiento antirretroviral activo. La empresa Excision Biotherapeutics realiza el estudio en nueve pacientes en los que se realiza la entrega de CRISPR in vivo empleando adenovirus modificados para introducir la maquinaria de edición a los linfocitos T CD4 (Figura 2). Un sistema de este tipo debe tener las siguientes características: A) No causar efectos secundarios en las personas. B) El sistema no debe editar regiones fuera de contexto, es decir alterar el genoma humano y solo editar el genoma del VIH. C) Se elige una región viral que es conservada de modo que se garantice poca variación del ADN viral y una alta tasa de edición. D) Las células T CD4 editadas deben permanecer en esa condición en el tiempo. La edición genética debe ser estable. E) Es deseable que el sistema CRISPR se comporte de la misma manera en todas las personas.
Las personas en el estudio recibirán la transfusión de la terapia genética y dejarán de consumir los antirretrovirales. Se medirá la carga viral y el recuento de linfocitos T CD4 pre y posterior a la transfusión. El objetivo principal es lograr editar la mayor cantidad de linfocitos para lograr obtener menos de 200 copias de virus por mililitro, lo que convierte al paciente en seronegativo y es incapaz de transmitir el virus sexualmente [9].
Figura 2. El sistema CRISPR se puede entregar a las células humanas en el formato ex vivo e in vivo. En el primer caso necesita un virus para ingresar a las células destino o se pueden emplear nanopartículas lipídicas (LNPs). En el segundo caso, se extraen células las cuales se modifican para expresar el sistema CRISPR y se reinsertan en el paciente. Imagen de Büning, H., Schambach; 2021, Nature Medicine 27, [9].
Aún existe muy poca información acerca del uso de esta terapia en seres humanos. Mas aún, la información del comportamiento del sistema CRISPR en un formato in vivo es una tecnología en desarrollo. Si se logra inactivar el genoma proviral latente en suficientes T CD4, el sistema inmunológico debería ser capaz de controlar la infección viral sin desarrollar SIDA. Al menos esa es la hipótesis actual de los científicos. Existen muchas interrogantes acerca del funcionamiento del sistema y aún hay pocas alternativas de entrega del sistema de edición genética a las células blanco in vivo. Sin embargo, el sistema CRISPR ya ha demostrado resultados prometedores en el caso de enfermedades genéticas. ¿Se lograrán resultados similares para controlar una infección viral como la de VIH-1?
Referencias bibliográficas
1.- Zhihao Zhang, Wei Hou, Shuliang Chen, Updates on CRISPR-based gene editing in HIV-1/AIDS therapy. 2022. Virologica Sinica, Volume 37, Issue 1, 2022, Pages 1-10, ISSN 1995-820X, https://doi.org/10.1016/j.virs.2022.01.017.
2.- Samson, M., Libert, F., Doranz, B. et al. Resistance to HIV-1 infection in Caucasian individuals bearing mutant alleles of the CCR-5 chemokine receptor gene. Nature 382, 722–725 (1996). https://doi.org/10.1038/382722a0
3.- Tebas, Pablo and Stein, David and Tang, Winson W. and Frank, Ian and Wang, Shelley Q. and Lee, Gary and Spratt, S. Kaye and Surosky, Richard T. and Giedlin, Martin A. and Nichol, Geoff and Holmes, Michael C. and Gregory, Philip D. and Ando, Dale G. and Kalos, Michael and Collman, Ronald G. and Binder-Scholl, Gwendolyn and Plesa, Gabriela and Hwang, Wei-Ting and Levine, Bruce L. and June, Carl H. Gene Editing of CCR5 in Autologous CD4 T Cells of Persons Infected with HIV. 2014. New England Journal of Medicine, vol 370, number 10, pp 901-910. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1300662
4.- Xu Lei, Wang Jun, Liu Yulin, Xie Liangfu, Su Bin, Mou Danlei, Wang Longteng, Liu Tingting, Wang Xiaobao, Zhang Bin, Zhao Long, Hu Liangding, Ning Hongmei, Zhang Yufeng, Deng Kai, Liu Lifeng, Lu Xiaofan, Zhang Tong, Xu Jun, Li Cheng, Wu Hao, Deng Hongkui, Chen Hu. 2019. CRISPR-Edited Stem Cells in a Patient with HIV and Acute Lymphocytic Leukemia. New England Journal of Medicine; vol 381, number 13, pp 1240-1247. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1817426
5.- First case of HIV cure in a woman after stem cell transplantation reported at CROI-2022. World Health Organization Report 2022. https://www.who.int/news/item/24-03-2022-first-case-of-hiv-cure-in-a-woman-after-stem-cell-transplantation-reported-at-croi-2022
6.- Gillmore Julian D., Gane Ed, Taubel Jorg, Kao Justin, Fontana Marianna, Maitland Michael L., Seitzer Jessica, O’Connell Daniel, Walsh Kathryn R., Wood Kristy, Phillips Jonathan, Xu Yuanxin, Amaral Adam, Boyd Adam P., Cehelsky Jeffrey E., McKee Mark D., Schiermeier Andrew, Harari Olivier, Murphy Andrew, Kyratsous Christos A., Zambrowicz Brian, Soltys Randy, Gutstein David E., Leonard John, Sepp-Lorenzino Laura, Lebwohl, David. 2021. New England Journal of Medicine, vol 385, No. 6, pp 493-502. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2107454
7.- Dash, P.K., Kaminski, R., Bella, R. et al. Sequential LASER ART and CRISPR Treatments Eliminate HIV-1 in a Subset of Infected Humanized Mice. Nat Commun 10, 2753 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-10366-y
8.- Mancuso, P., Chen, C., Kaminski, R. et al. CRISPR based editing of SIV proviral DNA in ART treated non-human primates. Nat Commun 11, 6065 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-19821-7
9.- Büning, H., Schambach, A. A first step toward in vivo gene editing in patients. Nat Med 27, 1515–1517 (2021). https://doi.org/10.1038/s41591-021-01476-6