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Administración y Negocios Digitales Administración y Negocios Sostenibles Business AnalyticsDía del agua: ¿por qué estudiar una carrera relacionada al cuidado de este recurso natural?
Escrito por:
UTEC
La Organización de las Naciones Unidas (ONU) declaró el 22 de marzo como el Día Mundial del Agua, con el objetivo de recordar a las naciones la importancia de conservar y desarrollar los recursos hídricos.
El agua es un mecanismo que nos lleva a estudiar la problemática ambiental y las soluciones que podemos plantear para ello en el mundo. “Muchos de los procesos ambientales están relacionados con el agua. Por ejemplo, no podemos hablar de minería sin saber sobre el agua, no podemos hablar del Amazonas sin saber sobre los ríos. En sí, el cuidado del agua explica también nuestro desarrollo en el país y a nivel mundial”, comenta Daniel Horna Ph.D., Investigador Principal del Centro de Investigación y Tecnología del Agua (CITA) de UTEC.
¿Por qué es importante formar a profesionales que estudien este recurso?
Estudiar una carrera relacionada a la conservación del agua nos lleva a reflexionar sobre nuestro actuar en el día a día: ¿estamos utilizando este recurso de manera eficiente?. Un profesional especializado en este campo logrará:
- Contribuir a garantizar el desarrollo sostenible del planeta.
- Crear y desarrollar soluciones a nivel empresa, institución y sociedad.
- Ayudar a cambiar el comportamiento del ser humano sobre el uso eficiente de este recurso.
- Contribuir a que futuras generaciones no sufran de escasez de agua.
En UTEC, a través de nuestra carrera de Ingeniería Ambiental, formamos a profesionales con pensamiento crítico y preocupados por el planeta Tierra. El ingeniero ambiental de UTEC tiene la capacidad de liderar proyectos viables en lo económico y que puedan convivir armónicamente con el medio ambiente y, por consecuencia, con la humanidad.
RAHU: Un estudio crucial sobre glaciares en Perú
Escrito por:
UTEC
Los glaciares tienen un rol crucial en la regulación del agua proveniente de los ríos y representan una de las principales reservas de agua dulce.
Sin embargo, debido al calentamiento global, se están derritiendo, lo que pone en riesgo la seguridad hídrica de los Andes peruanos. Ante ello, surge el proyecto RAHU, una investigación científica y técnica que estudia este problema en la cuenca del Vilcanota – Urubamba, con el fin de tener información fiable y actualizada sobre las diversas variables ambientales de la dinámica glaciar actual y futura, mediante el uso de tecnología de vanguardia.
Estos datos permiten hacer un llamado a la creación de estrategias de adaptación y conservación de ecosistemas, poniendo atención a la necesidad de una gestión eficiente del recurso hídrico. “Nuestros resultados sugieren que la reducción de la cobertura de glaciares en las próximas décadas es inevitable, pero la velocidad y magnitud de este retroceso dependen, en gran medida, del comportamiento humano (por ejemplo, las emisiones de gases de efecto invernadero). Con base en el escenario de emisiones medias (conocido también como RCP 4.5), esperamos una reducción de la masa glaciar de, aproximadamente, 50% para fines de este siglo. Bajo el escenario de altas emisiones (RCP 8.5), esperamos una reducción de la masa glaciar de, aproximadamente, 85% hacia finales de siglo”, señala Pedro Rau, profesor de Ingeniería Ambiental de UTEC e investigador de CITA-UTEC.
Si no se genera un cambio, habrá un exceso de agua en los meses más húmedos y escasez en los más secos, lo cual podría impactar en el desabastecimiento hídrico, perjudicando actividades económicas como la agricultura y la industria.
RAHU podrá proyectar los niveles de reducción de la masa glaciar en las próximas décadas y de ese modo ayudarnos a concebir estrategias para evitar la carencia de recursos hídricos.
¡Cuidado hongos! Keanu Reeves al rescate…
Escrito por:
UTEC
Cuando pensamos que la realidad supera a la ficción, aparecen estas noticias que nos cambian la perspectiva. Recientemente, científicos del departamento de Paleobiotecnología del Instituto Leibniz para la Investigación de Productos Naturales y Biología de Infecciones (Leibniz-HKI) han descubierto una serie de nuevas moléculas que podrían resultar eficaces tanto contra las enfermedades fúngicas de las plantas como contra los hongos patógenos humanos. Pero hasta aquí, ¿qué tiene que ver el actor Keanu Reeves y este descubrimiento?
El grupo de moléculas fue denominadas keanumicinas en honor al actor y a sus personajes, principalmente a John Wick.
Según ha reportado Pierre Stallforth, jefe del departamento de Paleobiotecnología, la investigación del contexto ecológico de las interacciones microbianas depredador-presa permite la identificación de microorganismos que producen múltiples metabolitos secundarios para evadir la depredación o matar al depredador. Además, la búsqueda de genomas combinada con métodos de biología molecular se puede utilizar para identificar más grupos de genes biosintéticos que produzcan nuevos antimicrobianos para combatir la crisis antimicrobiana. Por el contrario, los enfoques clásicos basados en la detección tienen limitaciones, ya que no pretenden desbloquear todo el potencial biosintético de un organismo determinado.
En un nuevo estudio publicado por la Sociedad Americana de Química (ACS, por sus siglas en inglés) el equipo de investigadores describen la identificación basada en la genómica de las keanumicinas A–C. Estas moléculas son péptidos no ribosómicos que permiten que las bacterias del género Pseudomonas eludan la depredación de las amebas. Si bien son amebicidas a nivel nanomolar, estos compuestos también exhiben una fuerte actividad antimicótica, en particular contra el devastador patógeno vegetal Botrytis cinerea e inhiben drásticamente la infección de las hojas de Hydrangea macrophylla usando solo sobrenadantes de cultivos de Pseudomonas. Finalmente, un análisis detallado de micromatrices de todo el genoma de Candida albicans expuesta a keanumicina A arrojó luz sobre el modo de acción de este potencial producto que ayudará al desarrollo de nuevos antifúngicos farmacéuticos y agroquímicos.
Para la obtención de las estructuras moleculares se utilizaron técnicas de resonancia magnética nuclear, espectrometría de masas en tándem y experimentos de degradación que revelaron un motivo de imina terminal sin precedentes en la keanumicina C que amplía la familia de aminoácidos no ribosómicos mediante un bloque de construcción altamente reactivo.
Según el trabajo, el efecto mortal de las bacterias del género Pseudomonas reside en estas toxinas, las keanumicinas, de las que hasta el momento solo se conocía un tipo, pero de las cuales ahora los científicos descubrieron 3 clases distintas: las denominadas keanumicinas A, B y C.
Los investigadores lograron aislar una de estas keanumicinas y realizar más pruebas. “Este grupo de moléculas naturales pertenece a los lipopéptidos no ribosómicos con propiedades jabonosas”, explicó Götze, uno de los investigadores y líderes del proyecto en declaraciones a los medios. Y agregó: “Los lipopéptidos matan tan eficientemente que les pusimos el nombre en honor a Keanu Reeves porque él también es extremadamente letal en sus papeles”.
Según las pruebas realizadas hasta el momento, el producto natural no es altamente tóxico para las células humanas y ya es efectivo contra hongos en concentraciones muy bajas. Esto lo convierte en un buen candidato para el desarrollo farmacéutico de nuevos antimicóticos, algo que se necesita con urgencia, ya que en la actualidad existen muy pocos medicamentos contra las infecciones fúngicas en el mercado.
Referencias:
- Götze, S., Vij, R., Burow, K., Thome, N., Urbat, L., Schlosser, N., Pflanze, S., Müller, R., Hänsch, V. G., Schlabach, K., Fazlikhani, L., Walther, G., Dahse, H.-M., Regestein, L., Brunke, S., Hube, B., Hertweck, C., Franken, P., & Stallforth, P. (2023). Ecological niche-inspired genome mining leads to the discovery of crop-protecting nonribosomal lipopeptides featuring a transient amino acid building block. Journal of the American Chemical Society, 145(4), 2342–2353. https://doi.org/10.1021/jacs.2c11107
- Rodríguez, H., Editor y periodista especializado en ciencia y naturaleza, & Berg, E. van den. (2023, February 10). La Molécula Keanu Reeves, Una Aliada letal en la Lucha Microbiana. www.nationalgeographic.com.es. Retrieved April 4, 2023, from https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/molecula-keanu-reeves-aliada-letal-lucha-microbiana_19489
- Simmons, L. (2023, February 7). New Keanu Reeves molecules are deadly weapon in the fight against fungi. IFLScience. Retrieved April 4, 2023, from https://www.iflscience.com/new-keanu-reeves-molecules-a-deadly-weapon-in-the-fight-against-fungi-67424
Fuentes de las imágenes:
- Genome mining_Gotze_2023 - American Chemical Society
- Keanu Reeves - IMDb
- Keanu mycin - IFLScience
TIERRAS RARAS: Elementos esenciales en nuestro estilo de vida, sin ellos no tendríamos la tecnología que tenemos actualmente.
Escrito por:
UTEC
Por Erika Chávez, asistente técnico de laboratorio de Ingeniería Química.
Durante nuestros años de estudio solíamos memorizar los elementos de la tabla periódica como parte de nuestro aprendizaje. Ciertamente, aquellos que se encuentran hasta abajo en las dos últimas filas rara vez les tomábamos mayor importancia [1]. Parecían estar allí solo para hacernos complicadas nuestras lecciones. Sin embargo, en los últimos años han tomado mayor importancia cambiando así sustancialmente el mundo industrial. Prácticamente no hay rama de la ciencia y tecnología que no los emplee.
A diferencia de lo que su nombre nos indica estos metales son abundantes en la corteza terrestre. Su rareza se debe a que se encuentran en pequeñas cantidades mezclados con otros minerales lo que dificulta su separación; siendo así muy difícil ubicar yacimientos de utilidad comercial. Todo esto hace que el costo de estos elementos sea muy alto. [1], [3], [6].
Las tierras raras comprenden 15 elementos del grupo de los lantánidos además del escandio y el itrio [2]. Su principal característica es que tienen electrones en el nivel 4 y subnivel f los cuales están solapados por los electrones ubicados en los subniveles externos s y p. Son estos electrones los que hacen a estos metales particulares por sus propiedades eléctricas, magnéticas, de luminiscencia o fluorescencia y fuerza. [1]
¿En qué se usan y para qué sirven los elementos de las tierras raras?
Los elementos de las tierras raras (REE) tienen múltiples aplicaciones dentro de ellas:
Convertidores catalíticos (Ce), imanes permanentes (Pr, Nd, Dy, Ho), baterías y pilas recargables (La, Ce, Nd), motores eléctricos, discos duros, bocinas, turbinas de viento, pantallas de televisión (Eu), sistemas de defensa militar (Y, Eu,Tb) [1], [3-5].
Otro ejemplo son los compuestos metálicos que forman, llamados complejos de coordinación, los cuales tienen aplicaciones como materiales luminiscentes, en láseres y equipos de resonancia magnética nuclear (NMR) y de imágenes de resonancia magnética (MRI) en medicina. [1]
“Las propiedades nucleares de las tierras raras han sido aprovechadas también para una gran variedad de aplicaciones. El europio y el disprosio se utilizan en cilindros de control para reactores nucleares; mientras que uno de los isótopos del itrio (Y-90) se utiliza en terapias para tratamiento contra el cáncer. Adicionalmente, el iterbio-169 y el gadolinio-153 se utilizan en equipos de rayos-X”. [1]
El gran reto del reciclaje de las tierras raras
China abastece aproximadamente el 90 % de las tierras raras del planeta. El 10 % restante lo proveen Estados Unidos y Australia. China es a su vez el principal consumidor, con el 60 % de la demanda mundial, seguida de Estados Unidos, con el 30 % [4]. Si bien en enero de este año se descubrió un importante yacimiento de óxidos de tierras raras en Suecia, el cual serviría para abastecer gran parte de la futura demanda de la UE, aún queda un largo camino para recorrer antes de que se pueda explotar. [5]
En el 2019 China produjo 132 000 toneladas/año de un total mundial de 213 000 toneladas año de tierras raras extraídas, 20 000 toneladas más que en 2018 [6]. Es por ello que una solución para no depender de la producción China, y para disminuir el impacto ambiental que produce la purificación de estos elementos, es que las compañías incrementen sus procesos de reciclado y de recuperación de materiales. [7]
Investigadores científicos de la Universidad Técnica de Múnich han identificado una docena de microorganismos que tienen la habilidad de sentirse atraídos por las tierras raras. Esto se da mediante el proceso de bioadsorción, en el cual la biomasa de cianobacterias (Synechococcus elongatus, Calothrix brevissima, Desmonostoc muscorum, entre otras cepas) al tener una alta proporción de azúcar con cargas negativas atrae a iones metálicos cargados positivamente que luego se unen a la biomasa; es decir, los metales se unen a la superficie celular de ellas. [8]
Los investigadores obtuvieron resultados preliminares prometedores. Ellos tienen como proyecto posterior realizar nuevos experimentos a mayor escala con el fin de mejorar la aplicación industrial.
Referencias:
- Tecnológico de Monterey, “TEC: Los de abajo: Lo importante de las tierras raras”, [2020]. [En línea]. Disponible en: https://transferencia.tec.mx/2020/03/19/los-de-abajo-lo-importante-de-las-tierras-raras/. [Accedido el: 8 -abril -2023]
- J. Kang and A. M. Kang, “Trend of the research on rare earth elements in environmental science,” Environ. Sci. Pollut. Res. Int., vol. 27, pp. 14318–14321, 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.1007/s11356-020-08138-z . [Accesed: Apr. 07, 2023]
- G. Ferreira, J. Critelli, “China’s Global Monopoly on Rare-Earth Elements,” The US Army War College Quarterly: Parameters, Vol. 52, no. 1, art. 6, 2022. doi:10.55540/0031-1723.3129.
- A. Rios, “Exploración por Tierras Raras en el Perú”, Boletín de la SGP, vol. 109, pp. 145-149, 2014. Disponible en: https://app.ingemmet.gob.pe/biblioteca/pdf/BSGP-109-145.pdf . [Accedido: 9 -abril-2023]
- BBC News Mundo, “BBC: Por qué las tierras raras son esenciales y cómo el hallazgo de un yacimiento en Suecia puede ayudar a Europa a cortar su dependencia de China”, [2023]. [En línea]. Disponible en: https://www.bbc.com/mundo/noticias-internacional-64554531 [Accedido: 9 -abril-2023]
- R. Prego, “Las tierras raras, una pieza clave en el puzle de la energía (reedición)”, Energía y Geoestrategia 2021, cap. 5to, pp. 309-373, 2021. Disponible en: https://www.ieee.es/Galerias/fichero/cuadernos/Energia_y_Geoestrategia_2021.pdf . [Accedido: 12 -abril-2023]
- El País, “Doce bacterias de todo el mundo, reunidas para extraer tierras raras de las cloacas industriales”, [2023]. [En línea]. Disponible en: https://elpais.com/ciencia/2023-02-28/doce-bacterias-de-todo-el-mundo-reunidas-para-extraer-tierras-raras-de-las-cloacas-industriales.html [Accedido: 8 -abril-2023]
- M. Paper et al., “Rare earths stick to rare cyanobacteria: Future potential for bioremediation and recovery of rare earth elements”, Front. Bioeng. Biotechnol, vol. 11, 2023. [Online]. Available: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2023.1130939/full. [Accesed: Apr. 06, 2023]
De las aulas de UTEC a las de Harvard
Escrito por:
UTEC
José Vidal nos cuenta su experiencia de intercambio y cómo logró acceder a ella
Nuestra constancia y esfuerzo puede llevarnos a lugares inimaginables, como le sucedió a José Vidal, alumno del noveno ciclo de la carrera de Ingeniería Mecánica de UTEC. Gracias al fondo Harvard-UTEC Faculty Grant de la Dirección de Investigación de UTEC, recibió una oportunidad única que en la actualidad le permite desempeñarse como investigador dentro del grupo de investigación de la Dra. Katia Bertoldi de la Escuela de Ingeniería y de Ciencias Aplicadas de la Universidad de Harvard. Hoy nos comparte su testimonio sobre esta experiencia.
¿Cómo lograste acceder a esta pasantía?
La oportunidad de realizar una pasantía en Harvard se presentó cuando Eunice Villicaña, nuestra directora de carrera, nos comentó a los alumnos de la carrera que el profesor Emir Vela se encontraba en búsqueda de un estudiante que cumpliera ciertos requisitos y motivación en el área de Soft Robotics. Sabía que esta convocatoria representaba una gran oportunidad para mi vida académica y profesional, así que decidí postularme. Después de una entrevista con el profesor Emir, fui seleccionado para formar parte del equipo de investigación del proyecto que él viene desarrollando con la prof. Katia Bertoldi.
¿Qué labor cumples en el equipo de investigación?
En la actualidad, como pasante en Harvard, integro un equipo de investigación enfocado en estructuras inflables con diferentes configuraciones. Mi rol como asistente de investigación del becario postdoctoral Yi Yang consiste en tomar datos en el laboratorio para luego ayudar a encontrar las mejores configuraciones para la posterior fabricación y escalamiento de estas estructuras.
¿Qué beneficios puedes resaltar de esta experiencia?
La pasantía dura cinco meses. Empezó el 15 de marzo y terminará el 12 de agosto. Una de las principales ventajas de esta experiencia es que me permite trabajar en un entorno más completo, con equipos de investigación de alta calidad y personas de distintas partes del mundo que forman parte del Bertoldi Group. En ese sentido, agradezco mucho la oportunidad de establecer contactos valiosos en mi campo de interés, ya que me abrirá puertas a futuras oportunidades de trabajo, posgrados o proyectos de investigación.
¿Cuáles son tus planes luego de terminar la pasantía?
Mi plan a corto plazo es terminar mi carrera en UTEC, terminando mi tesis como una continuación del proyecto realizado en Harvard. Después, me gustaría encaminar mi vida laboral a uno de los campos de la robótica y la minería verde. En resumen, esta pasantía en Harvard es una oportunidad única en la vida que me permite crecer tanto a nivel personal como profesional, y estoy muy agradecido y satisfecho por esta experiencia.
Al igual que José, tú también, como estudiante de UTEC, puedes acceder a experiencias internacionales que aporten a tu desarrollo profesional. Si quieres conocer más sobre nuestros convenios internacionales, ingresa a nuestro portal en el siguiente enlace.
Nanocuerpos en la Bioingeniería
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UTEC
Los anticuerpos son proteínas defensivas que se enlazan a agentes extrañas para ser eliminadas por el sistema inmunológico. Sin embargo, la naturaleza nos ofrece los nanocuerpos, que son dominios protéicos derivados de los anticuerpos de cadena única producidos por camélidos, como camellos, llamas y alpacas. Curiosamente, también son producidos por tiburones. Los nanocuerpos son más pequeños y tienen menor peso molecular que los anticuerpos (15KDa vs 150 KDa). Para producir nanocuerpos, el camélido es inmunizado con el antígeno diana, para después colectar muestras de sangre y extraer los anticuerpos de cadena única. Luego los dominios funcionales son separados a través de una digestión proteica con papaína, enzima extraída de la papaya. Estos dominios retienen completamente la función de reconocimiento de antígenos aun después de ser separados de los otros dominios. Los nanocuerpos pueden entrar a pequeñas cavidades moleculares y al interior de las células, lugares a donde los anticuerpos no pueden acceder debido a su tamaño, además presentan baja inmunogenicidad, es decir producen una reacción inmunitaria baja. Sin embargo, los nanocuerpos son eliminados rápidamente por los riñones. Otra ventaja de los nanocuerpos sobre los anticuerpos, es que pueden ser fácilmente producidos en sistemas de expresiones como E.coli y S. Cerevisae. También presentan mayor solubilidad, estabilidad, vidas medias in vivo.
Dentro de las aplicaciones, los nanocuerpos se pueden usar como agentes de visualización al ser enlazados con fluoróforos, neutralizadores de patógenos y como moduladores de vías intracelulares. Debido a las excelentes capacidades de penetración tumoral y la capacidad de reconocer antígenos únicos, los nanocuerpos son candidatos prometedores para tratar el cáncer. Los nanocuerpos también pueden ser diseñados para enlazarse a receptores específicos en células tumorales. El objetivo sería desencadenar la muerte celular programada a través de la activación de proteínas como la caspasa-3 y la caspasa-8.
En 2018, se produjo un éxito histórico en la aplicación de nanocuerpos, cuando la Unión Europea aprobó caplacizumab para el tratamiento de la púrpura trombocitopénica trombótica adquirida, trastorno poco frecuente de la coagulación sanguínea. Caplacizumab está formado por dos nanocuerpos idénticos que están conectados por tres alaninas. Cómo vemos, los camélidos tales como las alpacas no solo nos proveen de lana sino que también pueden ser usadas como “fábricas andantes” de nanocuerpos.
Referencias
- Jin B-k, Odongo S, Radwanska M, Magez S. “Nanobodies: A Review of Generation, Diagnostics and Therapeutics”. International Journal of Molecular Sciences. 2023; 24(6):5994. https://doi.org/10.3390/ijms24065994
- Srinivasan L. et al. “Development of high-affinity nanobodies specific for NaV1.4 and NaV1.5 voltage-gated sodium channel isoforms”. J Biol Chem. 2022 Apr;298(4):101763. doi: 10.1016/j.jbc.2022.101763. Epub 2022 Feb 21. PMID: 35202650; PMCID: PMC8935509
- Sun S. “Nanobody: A Small Antibody with Big Implications for Tumor Therapeutic Strategy”. Int J Nanomedicine. 2021 Mar 22;16:2337-2356. doi: 10.2147/IJN.S297631. PMID: 33790553; PMCID: PMC7997558.
Alas para el Futuro: el proyecto que conectó a un grupo de niños con la tecnología de los drones
Escrito por:
UTEC
El acercamiento a la tecnología es una oportunidad a la que no todos tienen acceso por diferentes motivos que persisten a través del tiempo, pero existen iniciativas que buscan acortar estas brechas. Este es el caso del proyecto Alas para el Futuro, impulsado por Peru Flying Labs, UAV del Perú y UTEC.
Para despertar y alimentar el interés de los niños y jóvenes en STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics), Peru Flying Labs, respaldado por UAV del Perú, de la mano de UTEC, creó el proyecto Alas para el Futuro, el cual consiste en la demostración de aplicaciones de drones en la sociedad, de una manera práctica y sencilla. “Si se inspira hoy, iniciarán el camino para convertirse en los constructores, creadores y científicos del futuro” (Airbus Foundation, n.d.).
Compartiendo conocimiento de tecnología
Ocho estudiantes de UTEC fueron capacitados por docentes de la universidad y por representantes de Peru Flying Labs y UAV del Perú. De esta forma, estos jóvenes pudieron convertirse en instructores durante una visita al colegio Miguel Grau Seminario en San Vicente de Cañete, en donde compartieron con niños de ese colegio una dinámica de enseñanza y descubrimiento sobre el uso de drones.
Por parte de UTEC, la actividad fue precedida por el Dr. Julio Valdivia, Director del Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Química de UTEC y la Dra. Ruth Canahuire, Directora del Departamento de Ingeniería Electrónica e Ingeniería Mecatrónica de UTEC, quienes acompañaron no solo a los alumnos, sino también al equipo de Peru Flying Labs y UAV en esta actividad.
Desde UTEC buscamos impulsar la conexión entre tecnología, conocimientos y personas con ganas de conocer más cada día sobre herramientas que contribuyan con el desarrollo de nuestro futuro. Por ello, iniciativas como el Proyecto Alas para el Futuro se alinean con el propósito que nos mueve como universidad y como personas.
Nanobodies in Bioengineering
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UTEC
Antibodies are defensive proteins that bind to foreign agents to be eliminated by the immune system. However, nature provides us with nanobodies, which are protein domains derived from single-chain antibodies produced by camelids, such as camels, llamas, and alpacas. Interestingly, they are also produced by sharks. Nanobodies are smaller and have a lower molecular weight than antibodies (15KDa vs 150KDa). To produce nanobodies, the camelid is immunized with the target antigen, then blood samples are collected and single-chain antibodies are extracted. The functional domains are separated through protein digestion with papain, which is an enzyme extracted from papaya. These domains fully retain antigen recognition function even after being separated from the other domains. Nanobodies can enter small molecular cavities and inside cells, places that antibodies cannot access due to their size, they also have low immunogenicity, that is, they produce a low immune reaction. However, the nanobodies are rapidly eliminated by the kidneys. Another advantage of nanobodies over antibodies is that they can be easily produced in expression systems such as E.coli and S. Cerevisae. They also present greater solubility, stability, half-lives in vivo.
Within applications, nanobodies can be used as visualization agents when bound to fluorophores, neutralizers of pathogens, and as modulators of intracellular pathways. Due to excellent tumor penetrating abilities and the ability to recognize unique antigens, nanobodies are promising candidates for treating cancer. Nanobodies can also be designed to bind to specific receptors on tumor cells. The goal would be to trigger programmed cell death through the activation of proteins such as caspase-3 and caspase-8.
In 2018, there was a historic success in the application of nanobodies, when the European Union approved caplacizumab for the treatment of acquired thrombotic thrombocytopenic purpura, a rare blood coagulation disorder. Caplacizumab is made up of two identical nanobodies that are connected by three alanines. As we can see, camelids such as alpacas not only provide us with wool but can also be used as “walking factories” for nanobodies.
References
Jin B-k, Odongo S, Radwanska M, Magez S. “Nanobodies: A Review of Generation, Diagnostics and Therapeutics”. International Journal of Molecular Sciences. 2023; 24(6):5994. https://doi.org/10.3390/ijms24065994
Srinivasan L. et al. “Development of high-affinity nanobodies specific for NaV1.4 and NaV1.5 voltage-gated sodium channel isoforms”. J Biol Chem. 2022 Apr;298(4):101763. doi: 10.1016/j.jbc.2022.101763. Epub 2022 Feb 21. PMID: 35202650; PMCID: PMC8935509
Sun S. “Nanobody: A Small Antibody with Big Implications for Tumor Therapeutic Strategy”. Int J Nanomedicine. 2021 Mar 22;16:2337-2356. doi: 10.2147/IJN.S297631. PMID: 33790553; PMCID: PMC7997558.
Tecnología al servicio de la salud: Conoce el testimonio de nuestro egresado Piero Cosme y su proyecto PEOPL
Escrito por:
UTEC
El avance de la inteligencia artificial (IA) y otras tecnologías innovadoras facilita su aplicación en sectores claves como la salud, por ejemplo, para agilizar el tratamiento de cada paciente y mejorar su calidad. Así lo considera Piero Cosme, egresado de la carrera de Bioingeniería de UTEC, que busca garantizar el acceso de los pacientes con enfermedades graves a un tratamiento adecuado mediante su startup PEOPL.
¿Cuáles fueron tus primeros pasos como emprendedor?
Siempre me apasionó la intersección entre la tecnología y la salud, ya que creía en su potencial para mejorar las vidas de millones de personas. Mi experiencia emprendedora e investigadora comenzó en la UTEC, donde trabajé como asistente de investigación en biomecánica junto al profesor Wangdo Kim. Estoy agradecido por su apoyo desde el principio. Durante ese tiempo, fundé mi primer emprendimiento llamado LEG(it), que luego se convirtió en el tema de mi tesis.
¿En qué consistió ese primer proyecto?
El objetivo de LEG(it) era mejorar el acceso a dispositivos médicos de bajo costo para personas con discapacidad, sobre todo en el caso de las prótesis para quienes habían perdido extremidades inferiores. Sin embargo, tras dos años y medio de intentar sacar adelante este emprendimiento, sin mucho éxito, decidí voltear la página y fundar PEOPL, un ecosistema de acceso a la salud para la comunidad de pacientes crónicos más grande de Latinoamérica.
¿Qué te motivó a crear esta nueva startup llamada PEOPL?
Mi motivación surgió a partir de una experiencia trágica que viví con mi familia durante mi último año de universidad: el diagnóstico de cáncer de mi padre. Esta experiencia me marcó de manera profunda, al enseñarme valiosas lecciones y generarme una amplia gama de emociones. Durante ese período, la incertidumbre y el miedo dominaron la mayoría de nuestros pasos como familia. Además, enfrentamos obstáculos para que mi padre pudiera recibir atención médica lo más rápido posible en el sistema de salud pública. Por fortuna, lo logramos.
¿Qué lecciones puedes resaltar?
Nos dimos cuenta de que tuvimos suerte y que nuestra situación no era la misma de muchas otras personas que debían esperar meses y meses para recibir atención, mientras la enfermedad progresaba. Al comprender la cantidad de personas que morían o se veían afectadas al no poder completar su tratamiento, supe que debía hacer algo al respecto e inicié el emprendimiento que se convertiría en PEOPL.
¿Cuál es la misión de PEOPL?
Nuestro propósito es ayudar a todos los pacientes con enfermedades crónicas a completar su tratamiento y mejorar su calidad de vida. La falta de cumplimiento del tratamiento es un problema global que afecta a más de 343 millones de personas en todo el mundo, causa más de tres millones de muertes anuales y genera un impacto económico de USD 1.4 billones.
¿Cómo funciona PEOPL?
Empezamos por abordar las necesidades de la comunidad de pacientes oncológicos mediante un cuidador virtual llamado Pipo. Esta herramienta emplea IA para brindar recursos educativos y de planificación en una experiencia empática y conversacional. Es como tener un enfermero disponible las 24 horas del día en tu celular.
¿Qué labores realiza el cuidador virtual Pipo?
Los pacientes se registran a través de nuestra página web Peopl y Pipo les escribe inmediatamente por WhatsApp. A través del chat, les brinda recordatorios de citas médicas y medicamentos; los orienta sobre su tratamiento, los efectos secundarios y el diagnóstico, y registra sus síntomas en un informe que usamos para que el paciente mejore la comunicación con su médico. Así, educamos y organizamos a los pacientes para que puedan cumplir su tratamiento y tomen decisiones mejor informados para aumentar el beneficio clínico de los tratamientos. Vale mencionar que Pipo solo actúa como un enlace entre el médico y su paciente para ayudar en su tratamiento, ya que jamás comparte recomendaciones clínicas.
¿Qué desafíos afronta el equipo de PEOPL?
Buscamos impactar de manera positiva en la vida de nuestros usuarios al abordar un problema mundial que afecta a la industria y se cobra millones de vidas cada año. Es uno de los mayores desafíos históricos en el sector de la salud. Sin embargo, los avances recientes en IA constituyen una oportunidad única para brindar una experiencia inigualable y humana a una industria que, por historia, ha fallado en colocar al paciente en el centro. Sabemos que es un problema extremadamente difícil de resolver, pero nuestra ambición y compromiso para superarlo también son grandes. Confío en el excepcional equipo que hemos formado y sé que PEOPL será nuestro aporte a la sociedad global a través de una organización que coloca al paciente en el centro de sus decisiones.
¿Cuáles son los planes de PEOPL a futuro?
En la actualidad, vivo en México como parte de nuestros planes de expansión en PEOPL. Estamos emocionados de mejorar la vida de muchos pacientes mexicanos y continuar expandiendo nuestro impacto. Queremos centrarnos en mejorar la calidad de nuestro servicio y desarrollar más la tecnología para maximizar el valor que brindamos a los usuarios. Además, en este momento me encuentro en Suiza, ya que nuestro equipo fue seleccionado entre 25 empresas de Latinoamérica para integrar el fellowship de START Global, una organización cuya misión es empoderar a emprendedores menores de 25 años de todo el mundo. Por mi parte, seguiré trabajando para lograr un futuro en que todos los pacientes puedan acceder y completar su tratamiento como corresponde.
Al igual que Piero, tú también, como estudiante de UTEC, puedes acceder a experiencias de emprendimiento y de internacionalidad que aporten a tu desarrollo profesional.
Bioimpresión en el espacio
Escrito por:
UTEC
La bioimpresión 3D es un área multidisciplinaria, en la cual convergen las ciencias de la vida y la ingeniería para poder crear tejidos y órganos, haciendo uso de los principios de la fabricación aditiva mediante la combinación de biomateriales, células y factores de crecimiento, que permitan el adecuado crecimiento celular. Los tejidos bioimpresos pueden abordar la escasez de modelos de tejidos funcionales para la medicina personalizada y el screening de drogas.
Los tipos de bioimpresoras mas usadas son: basadas en chorro de tinta, asistidas por láser y basadas en extrusión.
La bioimpresión por inyección de tinta implica aplicar una fuerza térmica, piezoeléctrica o electromagnética para provocar la liberación de pequeñas gotas de células encapsuladas en el biomaterial sobre una placa de recolección; para la deposición de capas delgadas y construcciones estampadas con alta resolución, esta técnica se puede usar con biomateriales de baja viscosidad.
La bioimpresión asistida por láser es menos utilizada debido a su baja disponibilidad, alto costo y complejidad. Sus principales beneficios están la alta viabilidad celular, la preservación de la mayoría de las funciones y morfologías celulares, así como el uso de una mayor densidad celular y al no usar boquillas, se evita la obstrucción de las mismas por la biotinta usada.
La impresión basada en extrusión, expulsa las biotintas a través de una boquilla ayudada por un émbolo empujado por una bomba al vacío que produce la presión necesaria para producir construcciones 3D capa por capa; lo que permite el uso de biotintas con mayor viscosidad.
Figura N°1: Tipos de Bioimpresion A) Bioprinting by injection ink B) Bioprinting by extrusion C) Bioprinting by stereolithography.
En el espacio uno de los factores que está presente, es la microgravedad, la cual es aprovechada en bioimpresión dado que permite realizar geometrías más complejas, que no serían posibles en la tierra debido a la necesidad de soporte estructural por la gravedad; reduce los efectos del corte hidrodinámico y la presión hidrostática, haciendo que la tensión superficial sea la fuerza dominante; ocasionando que las moléculas permanezcan en esferas y películas apretadas, maximizando la atracción intermolecular.
Los efectos de la microgravedad en el proceso de bioimpresión son diferentes dependiendo de la tecnología usada; en la bioimpresión basada en inyección de tinta, la salida de las gotas y el flujo continuo del biomaterial por la boquilla se ven afectados por la microgravedad, debido a la menor velocidad con las que las gotas de biomaterial caen a la superficie. Las bioimpresoras 3D asistidas por láser requieren una limpieza total posterior al proceso de bioimpresión debido a los materiales residuales, dado que en las bioimpresoras 3D basadas en extrusión el sistema neumático extruye la biotinta mediante la boquilla de la impresora para dar forma a un filamento continuo, que de forma a la estructura final, por lo que se pueden usar en dirección ascendente en contra de la gravedad terrestre.
En tierra se han hecho muchos estudios previos simulando la microgravedad; usando por ejemplo; clinostato, máquina de posicionamiento aleatorio (RPM), recipiente de pared giratoria (RWV) y levitación magnética.
El Clinostato gira el sistema de estudio perpendicular al vector de gravedad para hacer que la aceleración gravitacional tienda a cero. Las máquinas de posicionamiento aleatorio (RPM) rotan las muestras biológicas a lo largo de dos ejes independientes para cambiar su orientación en el espacio de formas complejas para eliminar el efecto de la gravedad. Los recipientes de pared giratoria (RWV) están completamente llenos de un fluido y funcionan de manera similar a los clinóstatos al transferir la velocidad de rotación al sistema de estudio, los dispositivos de levitación magnética para la levitación del sistema, estos dispositivos son los más usados dado que no usan un sistema de rotación mecánico no producen fuerzas y estrés extra a la muestra.
En 2018, Rocosmos presentó "Organ.Aut", un bioensamblador magnético diseñado para investigar el potencial de la biofabricación 3D formativa de estructuras tisulares mediante el método de autoensamblaje de tejidos y órganos vivos en microgravedad. Las bandejas que crearon se sellaron con hidrogel termosensible para proteger esferoides de tejido cartilaginoso (condroesferas) en viajes desde la Tierra hasta la Estación Espacial Internacional. Para desencadenar la transición "gel-sol" del hidrogel termorreversible, primero se inyectó el medio paramagnético en el hidrogel que contenía las condroesferas. A continuación, la mezcla se enfrió a 17 °C durante 90 minutos, momento en el que las condroesferas quedaron libres para moverse. Seis cubetas que contenían las condroesferas se unieron en una construcción de tejido después de 1 hora en el campo magnético y se mantuvo a +37 °C durante 2 días. Luego, las condroesferas se volvieron a colocar en el suelo para un estudio adicional después de fijarlas en formalina al 4% y almacenarlas a temperatura ambiente durante 2 semanas. Los condrocitos pudieron mantener su vitalidad y actividad bioquímica, similar a los cultivos 3D en el suelo,
Figura N°2: Organ.Aut. A) Diseño de Organ.Aut, B) Vista externa del Organ.Aut.
En 2019, se lanzó BioFabrication Facility (BFF) junto con los casetes del biorreactor de Techshot desde el ISS National Lab,teniendo como técnica de bioimpresión a la extrusión. Los casetes almacenarán el tejido producido. Para el proceso de bioimpresión diseñaron una plataforma con motores lineales con movimiento en los tres ejes aplicado al cabezal de impresión, este sistema tenía una resolución de 100 nm, una repetibilidad de 500 nm y una precisión de 1 μm. El primer experimento quería generar una estructura similar a tejido cardíaco, para lo cual se dispensaron 100 capas de biotinta, resultando en un volumen de construcción de ≈19,3 cm3.
Figure N°3: 3D BioFabrication Facility (BFF) desarrollado por Techshot.
Los principales retos que tiene la bioimpresión en el espacio es el alto costo de la logística necesaria para el embalaje y transporte (el costo puede variar de 4100 USD a 2700,000 USD por kilogramo de peso) para que las muestras lleguen viables a la ISS, también deben asegurar la seguridad de los astronautas que utilicen los dispositivos, por lo que las mangueras o cualquier dispositivo en donde se produzca paso de líquidos debe ser a prueba de fugas.
Para que las muestras biológicas permanezcan vivas, se necesitan diferentes temperaturas de almacenamiento preimpresión y luego de la impresión hasta su llegada a la tierra para estudios de viabilidad celular y moleculares.
Los componentes electrónicos y las muestras biológicas deben estar protegidos contra la radiación, dado que el nivel percibido de radiación ionizante equivalente a 6 meses en la ISS es de 80 mSv.
Conclusiones
Debido a la microgravedad, es posible bioimprimir estructuras empleando más sistemas fluídicos y, por lo tanto, biotintas más biocompatibles; Debido a que no hay gravedad, las geometrías complejas como vacíos, agujeros y túneles se pueden construir más fácilmente en microgravedad porque son autosuficientes allí en lugar de en la Tierra.
Bibliografía
Tabury, K., Rehnberg, E., Baselet, B., Baatout, S., & Moroni, L. (2023). Bioprinting of Cardiac Tissue in Space : Where Are We ? 2203338, 1–15. https://doi.org/10.1002/adhm.202203338
Rezapour Sarabi, M., Yetisen, A. K., & Tasoglu, S. (2023). Bioprinting in Microgravity. ACS Biomaterials Science and Engineering. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.3c00195
Parfenov, V. A., Petrov, S. V., Pereira, F. D. A. S., Levin, A. A., Koudan, E. V., Nezhurina, E. K., Karalkin, P. A., Vasiliev, M. M., Petrov, O. F., Komlev, V. S., Khesuani, Y. D., & Mironov, V. A. (2020). Scaffold-free, label-free, and nozzle-free magnetic levitational bioassembler for rapid formative biofabrication of 3D tissues and organs. International Journal of Bioprinting, 6(3), 110–119. https://doi.org/10.18063/IJB.V6I3.304