Desarrollos Tecnológicos de la Bioingeniería Juan Sebastian Guerrero Peña - 2190435 Santiago Rafael Suárez Gil - 2190433 Daniel Augusto García Gomez - 2190436 Sistemas de Información Geográfica (SIG) Un SIG es un sistema que permite realizar una serie de operaciones: Agronomía ● ● ● Lectura, edición, almacenamiento y gestión, de manera general, de datos espaciales. Análisis simples o complejos de datos espaciales. Este análisis puede llevarse a cabo tanto sobre la componente espacial (la localización de cada valor o elemento) como sobre la componente temática (el valor o elemento en sí). Generación de resultados tales como mapas, informes, gráficos, etc. Dentro de los componentes de un SIG están los datos que pueden venir de diferentes fuentes (sensores remotos, GPS, fotografías aéreas, archivos formatos shapefile, archivos CAD, archivos Excel, etc) y el software capaz de interpretar y analizar dichos datos, con el fin de monitorear en tiempo real el estado de un terreno. Imagen tomada de: link Fuente: https://geoinnova.org/blog-territorio/que-es-un-sig-gis-osistema-de-informacion-geografica/ Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=MteW62PKNbo Imágen Satelital Los satélites están dotados de sensores que proporcionan imágenes para la aplicación de muchos índices espectrales. Algunos de ellos son: Agronomía ● ● ● Índice de Vegetación Ajustada al Suelo Modificado (MSAVI), su función es minimizar el impacto del suelo cuando las plantas están en su primera etapa de desarrollo. El Índice de Diferencia Normalizada de Vegetación (NDVI), detecta el contenido de vegetación, así como la salud de las plantas y la cantidad de las que están marchitas. El Índice de Contenido de Clorofila en el Dosel (CCCI), para la aplicación de nutrientes y el RedEdge de Diferencia Normalizada (NDRE) que detecta el contenido de nitrógeno. Fuente: https://www.aevae.net/avances-tecnologicos-en-laagricultura/ Imagen tomada de: link Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=bggl8SYnehw Drones agrícolas Agronomía Los drones, o Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT), cumplen múltiples funciones en la agricultura, como el mapeo de campos, la vigilancia y monitoreo de los cultivos, plagas y enfermedades, la eficiencia de irrigación, y la aplicación de plaguicidas, entre otros. Adicionalmente, traen múltiples beneficios, como la aplicación precisa, localizada y en áreas de difícil acceso, una menor exposición del aplicador, ahorro de agua y tiempo, y el aumento de la productividad del agricultor. Fuente: https://www.croplifela.org/es/actualidad/articulos/uso-dedrones-en-la-agricultura Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=1lrCBalWNoo Imagen tomada de: link Tractores autónomos Agronomía Así como los automóviles autónomos ya son una realidad, también hay tractores en esa línea. En apariencia, iguales a cualquier otro pero equipados con un sistema de autoguiado GPS que automatiza el manejo del volante. A partir de un mapa digital del lote, el vehículo fumiga, fertiliza o siembra solo en las zonas donde es necesario, ajustando las dosis. El tractorista se limita a supervisar la programación en pantalla. Fuente: https://www.infobae.com/inhouse/2019/06/25/big-datatractores-autonomos-y-agricultura-de-precision-para-la-revoluciondigital-del-campo/ Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=gMaQq_vRaa8 Imagen tomada de: link Biofertilizantes Agronomía Los biofertilizantes son insumos formulados con uno o varios microorganismos benéficos (hongos y bacterias principalmente), los cuales aumentan la disponibilidad de nutrientes para las plantas. Estos biofertilizantes pueden presentar grandes ventajas como una producción a menor costo, protección del ambiente y aumento de la fertilidad y biodiversidad del suelo. Los biofertilizantes se usan abundantemente en agricultura orgánica, sin embargo, es factible y ampliamente recomendable aplicarlos de manera integral en cultivos intensivos en el sistema tradicional. Por su uso, los biofertilizantes se podrían dividir en 4 grandes grupos; fijadores de nitrógeno, solubilizadores de fósforo, captadores de fósforo y promotores del crecimiento vegetal. Imagen tomada de: link Fuente: https://www.intagri.com/articulos/agriculturaorganica/biofertilizantes-en-agricultura Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=gMaQq_vRaa 8 Ingeniería genética verde Agronomía La ingeniería genética verde es un método muy específico para proporcionar a las plantas nuevas propiedades genéticas. Implica transferir genes u otros fragmentos de material genético (ADN), por ejemplo de las bacterias, al material genético de las plantas. Usando métodos de ingeniería genética, pueden insertarse, en el material genético de los cultivos, genes individuales o secuencias de ADN encontradas previamente en otros organismos. Esto permite la transferencia dirigida de las características deseadas. También es posible "desactivar" ciertos genes. Imagen tomada de: link Fuente: https://www.kws.com/es/es/innovacion/metodos-defitomejoramiento/ingenieria-genetica/ Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=JxClClaAxsg&t=134s Agronomía Sistemas de riego inteligentes El riego inteligente consiste en utilizar las tecnologías de la información y comunicación (TIC) para gestionar de un modo óptimo esta labor. El objetivo es hacer un uso más eficiente de los recursos de producción (agua, energía y fertilizantes). Y además de ahorrar en estos recursos, que aumente la producción. Se logra producir más con menos. Las TIC ayudan a aumentar la eficiencia hídrica, pues permite programar el riego de un modo óptimo para aprovechar el agua al máximo. Para ello se debe establecer: ● ● ● Imagen tomada de: link El momento concreto en el que se debe regar. La frecuencia. El tiempo de riego necesario. Para definir estos parámetros, se deben conocer las características del cultivo, la configuración de la red de riego, el clima y el suelo de las parcelas. Fuente: https://www.agroptima.com/es/blog/riego-inteligente/ Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=pFG8yu7kdAs Agronomía Robot para control de malezas sin agroquímicos Imagen tomada de: link La Startup Argentina GBOT, que se dedica a fabricar plataformas autónomas terrestres de fenotipado de cultivos, diseñó el prototipo de una plataforma que funciona a partir de energía solar, capaz de usar inteligencia artificial para detectar malezas y controlar dichas malezas con láser y vapor de agua. “Se trata de la utilización de sensores inteligentes que le permite al robot terrestre recolectar datos en el campo y generar mapas de precisión. A partir de esa información de alta calidad, se crean mapas para aplicar en agricultura de precisión, y así poder quemar malezas con un rayo láser y con vapor de agua sin usar agroquímicos (para el caso de los barbechos de cultivos extensivos, como oleaginosas y cereales). Aún en etapa experimental, el robot es más barato que aplicar agroquímicos, porque en fitosanitarios se invierte entre US$100 y US$120 por hectárea. Además, el robot utiliza energía solar para su funcionamiento.” Fuente: https://www.lanacion.com.ar/revista-brando/gbot-la-startupque-aplica-la-robotica-para-disminuir-el-uso-de-agroquimicos-en-elagro-y-mejorar-el-nid06122021/ Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=t6VyQiRJ5mI Agronomía Robot “Sweeper” para la cosecha de pimientos Imagen tomada de: link Un equipo de científicos de la Universidad de Wageningen (Países Bajos), la Universidad de Umeå (Suecia) y la Universidad Ben‐Gurion del Néguev (Israel) ha desarrollado, probado y validado SWEEPER, un robot para la cosecha de pimientos dulces en invernadero. El sistema robótico incluye un brazo industrial con seis grados de libertad equipado con un efector final especialmente diseñado, una cámara RGB-D, una computadora de alta gama con una unidad procesadora de imágenes, controladores lógicos programables, otro equipamiento electrónico y un pequeño contenedor para almacenar los frutos cosechados. Todo ello está montado sobre un carro que avanza de forma autónoma sobre rieles y suelo de hormigón en el entorno del usuario final. Este robot es capaz de detectar pimientos maduros y cosecharlos de manera automática. Fuente: https://www.freshplaza.es/article/9195002/sweeper-el-primerrobot-cosechador-de-pimientos-dulces/ Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=VbW1ZW8NC2E Agronomía Robot fertilizador de maíz El robot aplica el fertilizante en el momento de máximo crecimiento de la planta, cuando más lo necesita. Así se evita tener que usar tractores, que pueden dañar los altos tallos del maíz, y reduce la cantidad de fertilizante necesario a principios de temporada. Al desplazarse por las hileras puede rociar las dos filas de maíz plantadas a ambos lados de la máquina. Usa GPS para saber cuándo ha llegado al final del campo y LIDAR o escaneado láser para asegurarse de estar siempre entre hileras de maíz maduro sin golpear las plantas. Fuente: https://www.bbva.com/es/robot-agricola-reduce-necesidadfertilizante-cosechas/ Vídeo:https://www.youtube.com/watch?v=PSTMdFEnL1E Zoología Software para ubicación de mascotas pérdidas Actualmente en el país se tiene una cifra poco confiable de las pérdidas de mascotas, ya que no existe un sistema para reportar oficialmente dichos casos; esto se ha convertido en uno de los problemas más comunes en los hogares que los acogen, según encuestas 6 de cada 10 hogares colombianos cuentan con animales domésticos. En el proyecto se investiga, analiza y diseña una herramienta que permita encontrar e integrar soluciones y adaptarlas al problema de pérdida de mascotas, teniendo en cuenta el concepto de internet de las cosas (IoT) y los dispositivos móviles. Esto permite aprovechar las tecnologías actuales. Fuente: https://repositorio.itm.edu.co/bitstream/handle/20.500.12622/1509/R ep_Itm_pre_Barrera.pdf?sequence=1&isAllowed=y Vídeo: https://youtu.be/AY3I_FbeC0k Técnica bioacústica de Monitoreo para los Anfibios Zoología Se usa para estudiar los anfibios, la bioacustica tiene muchísimas aplicaciones y un sinfín de potenciales objetos de estudio, desde pequeños insectos hasta ballenas. Su importancia viene del hecho de que una buena cantidad de sonidos animales poseen información. De esta manera, las señales acústicas son componentes fundamentales en la comunicación entre individuos de una misma especie, “que se comunique acústicamente” Las vocalizaciones y grabaciones de las mismas pueden ser muy útiles en trabajos de monitoreo de poblaciones y comunidades. Este tipo de monitoreo acústico se puede efectuar en la forma de “transectos audio” (recorridos de detección de vocalizaciones) o de inspecciones en sitios de apareamiento. El propósito es identificar y cuantificar el número de machos que vocalicen a lo largo de un transecto. Imagen: Articulo Fuente: https://www.amphibians.org/wpcontent/uploads/2018/12/Monitoreo-de-anfibios-baja-final.pdf Vídeo: https://youtu.be/32uJOfBi9Yc Prótesis para perros en impresión 3D Zoología Las prótesis canina son hechas para contribuir al bienestar animal de perros que se encuentran en condición de discapacidad física específicamente perros con ausencia de alguna de sus extremidades ya sean anteriores y/o posteriores, muchas veces este tipo de discapacidades puede generar acciones como el abandono o incluso el sacrificio. Actualmente en Colombia la población de perros con ausencia de alguna de sus extremidades ya sean delanteras y/o traseras, presentan una situación en la que se ve deteriorado su bienestar animal, en la mayoría de los casos es difícil acceder a productos como prótesis existentes en el mercado, ya sea por temas de costos o porque generalmente no son fáciles de encontrar a nivel local, esto puede provocar acciones como el abandono e incluso el sacrificio. Imagen: Link Fuente: https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstream/handle/20.500.1 2495/2452/Acero_L%C3%A9on_Lilibeth_2019.pdf?sequence=1&is Allowed=y Vídeo: https://youtu.be/0ErEYij39jU Biotecnología reproductiva Zoología La biotecnología reproductiva comprende una serie de biotécnicas que están permitiendo aumentar la eficiencia reproductiva y las tasas de mejoramiento genético de los animales contribuyendo de esta forma a desarrollar la producción del sector ganadero, conservar las especies en peligro de extinción, incrementar favorablemente la multiplicación y transporte de material genético así como, almacenar recursos genéticos únicos que puedan disponerse con relativa facilidad para su posible utilización futura. Usando técnicas de criopreservación e inseminación artificial, transferencia de embriones y clonado es posible favorecer la reproducción de distintas especies resistentes a enfermedades o adaptados a nuevos ambientes. Imagen: Link Fuente: https://revistas.urp.edu.pe/index.php/Biotempo/article/view/886/8 02 Vídeo: https://youtu.be/_jawVTXlPzM Farmacologia Veterinaria La farmacología es una rama importante de la bioingeniería aplicada a la zoología, ya que permite el desarrollo de medicamentos y vacunas para mejorar la salud y bienestar de los animales. Zoología Los medicamentos pueden utilizarse para tratar diversas enfermedades, desde infecciones y parásitos hasta enfermedades crónicas. Estos medicamentos se diseñan específicamente para cada especie y deben cumplir con los estándares de seguridad y eficacia necesarios antes de ser aprobados para su uso en animales. Imagen: Link Además de los medicamentos, las vacunas son una herramienta importante en la protección de los animales. Las vacunas funcionan estimulando el sistema inmunológico del animal para que desarrolle defensas contra una enfermedad específica. Al igual que los medicamentos, las vacunas también deben ser probadas y aprobadas antes de su uso en animales. Fuente: https://www.techtitute.com/pdf/veterinaria/master/masterfarmacologia-veterinaria.pdf Vídeo: https://youtu.be/Template Spider strain detection Zoología El exoesqueleto cucular de artrópodos como insectos y arañas sirve no sólo para sostener mecánicamente al animal y proporcionar el apoyo necesario para la locomoción, sino también lo protege de influencias ambientales no deseadas, y puede camuflarse o, alternativamente, perjudicar a su portador adoptando una forma y un color apropiados. Además, el exoesqueleto representa la interfaz entre el exterior y el interior del organismo y, por tanto, lleva en su superficie una gran cantidad de estructuras sensoriales que recogen información sobre el mundo exterior. Es importante destacar que el exoesqueleto cumple su función sensorial no solo como base para un gran número de exterorreceptores, sino también como una estructura conductora de estímulos, que propaga tensiones y tensiones a sensores especializados incrustados en él y formando un sentido esquelético único para artrópodos y ajenos a los humanos y otros vertebrados. Imagen: Articulo Fuente: https://doiorg.bibliotecavirtual.uis.edu.co/10.1007/978-3-211-99749-9_17 Vídeo: No hay videos disponibles Electro-Recepción de objetos por peces Zoología La naturaleza ha desarrollado una impresionante diversidad de sistemas sensoriales. Los seres humanos dependen principalmente de la información visual para la detección de objetos, la discriminación y la orientación espacial. Además, utilizan señales acústicas, olfativas y somatosensoriales. Pero incluso más allá de estos sistemas sensoriales comunes, una gran variedad de sensores altamente especializados han evolucionado en el reino animal. Los ejemplos incluyen los receptores infrarrojos de serpientes e insectos pirófilos, los electrorreceptores de peces, los magnetorreceptores de aves y la línea lateral de peces y anfibios. Este proyecto trata sobre ciertos aspectos de la detección y procesamiento de información hidrodinámica en sistemas de líneas laterales tanto naturales como artificiales. Se muestra que el estudio de sistemas sensoriales aparentemente exóticos, como la línea lateral de la sh, puede conducir a descubrimientos que son útiles para la construcción de sensores hechos por el hombre. Imagen: Articulo Fuente: https://link-springercom.bibliotecavirtual.uis.edu.co/chapter/10.1007/978-3-211-997499_21 Vídeo: No disponible Hormigas: Reconocimiento químico de nido Zoología En sociedades animales, la comunicación química juega un rol importante en los conflictos y cooperación. En una colonia específica de hormigas, chc complexes sirve como una forma química de diferenciar a compañeros de colonia o enemigos de otras colonias. El mecanismo molecular que funciona como receptor genera una influencia considerable en la respuesta de comportamiento. Este tipo de homigas puede potencialmente llegar a tener 130 componentes, lo que es 2^130 posibles patrones diferentes. SIn embargo la las hormigas son capaces de diferenciar sólo 18 componentes Imagen: Articulo Fuente: https://link-springercom.bibliotecavirtual.uis.edu.co/chapter/10.1007/978-3-211-997499_10 Vídeo: https://youtu.be/JEHnwglUSyI Ratones: Velocidad Vibracional en exploraciones Zoología En este proyecto se estudia el modelo de la vía vibrisal-trigeminal de la rata, cómo se procesan y codifican las señales sensoriales y motoras. Se centra en el papel de la cabeza y la velocidad de los bigotes durante los movimientos exploratorios. La velocidad de la vibrissa debe ser considerada junto con las fuerzas y momentos de flexión en la base de los bigotes para cuantificar el contacto vibrissa-objeto durante el comportamiento natural. Se presenta evidencia que sugiere que la rata puede seleccionar diferentes velocidades en diferentes puntos de la trayectoria de batir para ayudar en la localización en dos dimensiones. Además, la posición, orientación y velocidad de la cabeza tienen un gran efecto en la información táctil adquirida por el sistema vibrisas. Fuente: https://link-springercom.bibliotecavirtual.uis.edu.co/chapter/10.1007/978-3-211-997499_14 Imagen: Artiuclo Vídeo: https://youtube.com/shorts/GE3nNu23FhY?feature=share Artrópodos: Sensores de flujo filiformes Zoología Muchos sensores de flujo liformes de artrópodos contienen cientos de sensores que responden a estímulos complejos de flujo de aire natural. La combinación de una morfología compleja y la riqueza de los estímulos naturales presenta un desafío significativo para modelar estos aparatos sensoriales. Se examinaron los avances en la comprensión de las interacciones entre los cabellos liformes inmersos en el flujo de aire. Luego se habla sobre una caracterización general de la respuesta del cabello liformet, que utiliza un modelo de Stokes inestable recientemente desarrollado para investigar la respuesta de un grupo de cabellos a señales temporalmente complejas. Fuente: https://doi-org.bibliotecavirtual.uis.edu.co/10.1007/978-3211-99749-9_16 Vídeo: No disponible Imagen: Articulo Techos verdes Ecología Los techos verdes son una técnica de construcción que implica la instalación de una capa de sustrato y vegetación en la superficie del techo. Estos techos verdes no sólo proporcionan beneficios ambientales como la reducción de la huella de carbono y la mitigación de la isla de calor urbana, sino que también pueden mejorar la calidad del aire, absorber la lluvia y reducir la escorrentía, y mejorar la biodiversidad de la zona. La bioingeniería también se utiliza para asegurar que el techo verde tenga la capacidad de soportar el peso de la vegetación y retener la humedad necesaria para su crecimiento. Además, estos techos verdes pueden ser diseñados para ser accesibles y utilizados como espacios verdes para los residentes de edificios urbanos. Imagen tomada de: https://encryptedtbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTszGiTb9XVBZjV6a6SVwdcnndLqU3jCagiQ&usqp=CAU fuente:¿Qué es un Techo Verde? | De Arkitectura Video: (1) ¿Qué son los techos verdes? - YouTube Humedales artificiales Ecología Los humedales artificiales son una técnica de bioingeniería que utiliza plantas y microorganismos para tratar y limpiar aguas residuales. Se construyen con capas de grava, arena y tierra, y se plantan con una variedad de plantas acuáticas y terrestres. A medida que el agua residual fluye a través del humedal, las plantas y los microorganismos descomponen los contaminantes y los convierten en nutrientes inofensivos. Los humedales construidos son una solución rentable y sostenible para el tratamiento de aguas residuales y la protección del medio ambiente, ya que promueven la biodiversidad y la conservación de hábitats acuáticos. Imagen tomada de: https://www.iagua.es/sites/default/files/images/medium/ha_2.jpg fuente:Humedal artificial: una propuesta para el manejo de aguas residuales (ucr.ac.cr) Video: (1) Cómo funcionan los humedales artificiales - YouTube Paredes vivas Ecología Las paredes vivas construidas por la bioingeniería son estructuras verticales hechas de plantas, que se utilizan para mejorar la calidad del aire y reducir la contaminación sonora y térmica en zonas urbanas. Estas paredes están compuestas por paneles verticales que se pueden instalar en edificios y otras estructuras, y que contienen plantas que crecen en un medio de cultivo. A medida que las plantas crecen, absorben gases contaminantes como el dióxido de carbono y el monóxido de carbono, producen oxígeno y mejoran la calidad del aire. Además, las paredes vivas también actúan como aislante térmico y acústico, lo que puede ayudar a reducir el ruido y la temperatura en los edificios cercanos. Imagen tomada de: Link imagen fuente:Qué son los jardines verticales o paredes verdes - Arpasa - Jardines Video: (1) Jardines verticales: tipos y beneficios que debes saber - YouTube Ecología Bioingenieria de suelos Imagen tomada de: Link imagen La bioingeniería del suelo es una rama de la bioingeniería que se enfoca en el diseño y aplicación de técnicas para mejorar la estabilidad y calidad del suelo. Esta disciplina utiliza principios de la biología, la ingeniería y la ecología para desarrollar soluciones sostenibles y eficientes que ayuden a prevenir la erosión del suelo, restaurar hábitats naturales y mejorar la producción agrícola. Algunas de las técnicas más comunes utilizadas en la bioingeniería del suelo incluyen la revegetación, la construcción de muros de contención, la creación de barreras naturales, y la utilización de materiales orgánicos para mejorar la fertilidad del suelo. La bioingeniería del suelo juega un papel importante en la protección y conservación del medio ambiente, así como en el desarrollo de prácticas agrícolas más sostenibles. Video: (1) Revegetalización y Estabilización de Taludes - YouTube fuente:VETIVER | Bioingeniería de Suelos Biorremediación Ecología La biorremediación es una técnica de la bioingeniería que se utiliza para limpiar y restaurar áreas contaminadas mediante la utilización de organismos vivos, como bacterias, hongos y plantas, para degradar o transformar los contaminantes en formas menos dañinas para el medio ambiente. La biorremediación es una alternativa sostenible a los métodos convencionales de limpieza, ya que no utiliza productos químicos agresivos y reduce la cantidad de residuos generados. Además, la biorremediación puede ser aplicada a diversos tipos de contaminantes, incluyendo hidrocarburos, metales pesados, pesticidas y otros productos químicos. La bioingeniería utiliza la biorremediación como una herramienta para resolver problemas ambientales y mejorar la calidad del suelo, agua y aire. La aplicación de la biorremediación puede tener un impacto significativo en la salud humana y la conservación del medio ambiente. fuente:¿Qué es la biorremediación? - Darwin (darwinbioprospecting.com) Imagen tomada de: Link imagen Celulas solares biologicas Ecología Las células solares biológicas son una tecnología emergente en la bioingeniería que utiliza microorganismos como bacterias, algas y cianobacterias para convertir la energía solar en electricidad. Estas células solares biológicas utilizan la fotosíntesis como mecanismo para generar corriente eléctrica a través de la producción de electrones. La ventaja de esta tecnología es su capacidad de ser escalable, sostenible y renovable, además de tener un bajo impacto ambiental. Además, las células solares biológicas son capaces de funcionar en condiciones extremas, lo que las hace ideales para su uso en aplicaciones de campo y en zonas remotas. La bioingeniería está impulsando el desarrollo y la aplicación de las células solares biológicas para su uso en la producción de energía verde y la reducción de la huella de carbono. Video: (1) Empresa en el Estado de México desarrolla biopanel solar inteligente - YouTube fuente: Imagen tomada de: Link imagen Powering a microprocessor by photosynthesis Energy Environ. Sci. (2022) Sensores ambientales Ecología Los sensores ambientales son una tecnología clave en la bioingeniería que se utiliza para medir y monitorear variables ambientales como la calidad del aire, el nivel de ruido, la humedad del suelo y la temperatura del agua. Estos sensores utilizan una variedad de tecnologías, como la detección de gases, la medición de la presión y la captura de imágenes, para recopilar datos en tiempo real y enviarlos a sistemas de análisis de datos para su interpretación. La información recopilada por los sensores ambientales puede utilizarse para tomar decisiones informadas sobre la gestión ambiental, la planificación urbana, la seguridad pública y el control de la contaminación. La bioingeniería está impulsando el desarrollo y la implementación de sensores ambientales cada vez más sofisticados, lo que permite una monitorización más precisa y en tiempo real de los parámetros ambientales, lo que puede tener un impacto significativo en la salud humana y la calidad de vida. Imagen tomada de: Link imagen fuente: Sensores inteligentes para la prevención de desastres naturales | ACIS Video: (1) Polvo del Sahara, ¿sensores para detectar contaminación ambiental?, Comó funciona sensor partículas? - YouTube CCS Ecología La tecnología de captura y almacenamiento de carbono (CCS, por sus siglas en inglés) consiste en la captura de dióxido de carbono (CO2) emitido por procesos industriales o de combustión y su posterior almacenamiento en reservorios geológicos o en forma de productos químicos estables. La bioingeniería puede contribuir a esta tecnología mediante la utilización de plantas y microorganismos para la captura de CO2 y su conversión en productos útiles, como biocombustibles o materiales plásticos biodegradables. Además, la bioingeniería puede desarrollar sistemas de monitoreo para la identificación y seguimiento de reservorios de CO2, y contribuir a la evaluación de los riesgos asociados con el almacenamiento a largo plazo de CO2 en el subsuelo. En resumen, la bioingeniería puede desempeñar un papel importante en la implementación de tecnologías de captura y almacenamiento de carbono, proporcionando soluciones sostenibles y eficientes para la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. fuente: Imagen tomada de: Link imagen Captura y almacenamiento del carbono • Ecologistas en Acción (ecologistasenaccion.org) Video: (1) How it works: Carbon Capture and Storage - YouTube Erosión costera Ecología El control de la erosión costera es un problema ambiental crítico, y la bioingeniería puede ser una herramienta efectiva para abordarlo. La construcción de arrecifes artificiales y la plantación de vegetación costera son técnicas de bioingeniería que pueden reducir la erosión costera al disipar la energía de las olas y proteger la costa de la acción erosiva del agua. Los arrecifes artificiales pueden ser construidos con materiales naturales o artificiales, y pueden proporcionar un hábitat para la vida marina y la biodiversidad. La plantación de vegetación costera también es una técnica efectiva, ya que las raíces de las plantas pueden estabilizar el suelo y reducir la erosión, además de proporcionar un hábitat para la fauna local. En resumen, la bioingeniería puede ser una herramienta efectiva para el control de la erosión costera, proporcionando soluciones sostenibles y eficientes para proteger las zonas costeras y preservar la biodiversidad marina. fuente: https://ecopedia.cvc.gov.co/suelo/uso-y-manejo-del-suelo/uso-social-dela-bioingenieria-para-el-control-de-la-erosion-severa Imagen tomada de: Link imagen VIdeo: (1) La erosión de las playas - YouTube BioIngeniería en alimentos Ecología La bioingeniería de alimentos es una rama de la bioingeniería que se enfoca en la producción y diseño de alimentos utilizando técnicas y conocimientos de la biología, la química y la ingeniería. Esta disciplina se encarga de desarrollar y mejorar los procesos de producción de alimentos, desde la selección de materias primas hasta la formulación de productos finales, teniendo en cuenta aspectos como la calidad, la seguridad alimentaria, la sostenibilidad y el impacto en la salud. Entre las técnicas empleadas en la bioingeniería de alimentos se encuentran la ingeniería genética, la biotecnología, la nanotecnología y la tecnología de los alimentos. El objetivo final es producir alimentos de alta calidad, nutritivos y seguros, de manera sostenible y respetuosa con el medio ambiente. Imagen tomada de: Link imagen fuente: Bioingeniería - Agricultura y alimentos (virtualpro.co) Video: (1) Episodio #1977 Alimentos Genéticamente Modificados - YouTube Terapia de radiación Medicina La terapia de radiación es una técnica médica que utiliza radiación ionizante para destruir células cancerosas o reducir su tamaño. En la bioingeniería, la terapia de radiación es una herramienta importante para el tratamiento del cáncer, ya que se puede utilizar para dirigir la radiación a las células cancerosas y minimizar el daño a las células sanas cercanas. La terapia de radiación se puede administrar de varias formas, como la radioterapia externa, la braquiterapia y la radioterapia de protones. La bioingeniería ha mejorado la precisión y la eficacia de la terapia de radiación mediante el desarrollo de tecnologías como la tomografía por emisión de positrones (PET) y la imagenología por resonancia magnética (MRI), las cuales permiten una planificación y monitoreo más precisos de la administración de la radiación. Fuente: Radioterapia para el cáncer - NCI (cancer.gov) Vídeo:(1) ¿Qué es la radioterapia? - YouTube Imagen tomada de: link de la imagen Ingenieria de tejidos Medicina La ingeniería de tejidos es una rama de la bioingeniería que se enfoca en el desarrollo de tejidos y órganos artificiales utilizando técnicas de ingeniería y biología molecular. Esta disciplina se centra en la creación de materiales y dispositivos que puedan sustituir o reparar tejidos y órganos dañados o perdidos debido a enfermedades o lesiones. Los avances en la ingeniería de tejidos han permitido la creación de piel artificial, cartílago, hueso, vasos sanguíneos y otros tejidos, los cuales han sido utilizados en tratamientos médicos. La ingeniería de tejidos también tiene un gran potencial en la regeneración de órganos y tejidos complejos, lo que puede reducir la necesidad de trasplantes y aumentar la calidad de vida de los pacientes. Fuente: Ingeniería de Tejidos y Medicina Regenerativa (nih.gov) Vídeo:(1) Ingeniería Imagen tomada de: link de la imagen de tejidos - YouTube Nanotecnologia medica Medicina La nanotecnología médica es una rama de la bioingeniería que se enfoca en el diseño y la aplicación de sistemas a escala nanométrica en la medicina. Se basa en la creación de materiales y dispositivos a partir de componentes de tamaño molecular, los cuales pueden interactuar con los sistemas biológicos a nivel celular y molecular. La nanotecnología médica se utiliza en la investigación y el desarrollo de terapias innovadoras para diversas enfermedades, incluyendo el cáncer, enfermedades cardiovasculares, y enfermedades neurodegenerativas. Los dispositivos nanométricos también se utilizan en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades, así como en la administración de medicamentos de manera más precisa y efectiva. La nanotecnología médica es una área en crecimiento en la bioingeniería, con el potencial de transformar la medicina en el futuro. Fuente: Imagen tomada de: link de la imagen “La nanotecnología es la medicina del futuro” - SWI swissinfo.ch Vídeo:(1) ¿Qué es la NANOMEDICINA vivimos? - YouTube y cómo esta REVOLUCIONANDO el mundo en el que Procedimientos Roboticos Medicina La cirugía robótica ha mejorado la precisión y la seguridad de las operaciones más delicadas, incluyendo las de próstata, corazón, neurológicas y oftalmológicas. Una de las plataformas robóticas más conocidas para este propósito es el sistema Da Vinci, que ha sido diseñado para ampliar las habilidades del cirujano y ha estado disponible en Colombia desde hace aproximadamente cinco años. El sistema Da Vinci ha demostrado ser exitoso en varios casos y ha ayudado a reducir el tiempo de recuperación y las complicaciones postoperatorias en muchos pacientes. Imagen tomada de: link de la imagen La tecnología de cirugía robótica también ha permitido a los cirujanos realizar procedimientos complejos con mayor precisión y control, lo que ha llevado a mejores resultados para los pacientes. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la cirugía robótica aún requiere la intervención de un cirujano experimentado y capacitado para operar la plataforma robótica con precisión y seguridad. Fuente: Revistas Cun Vídeo: https://youtu.be/rXXybevSa0o Medicina Órganos artificiales Imagen tomada de: Link Los avances en ingeniería biomédica, robótica, electrónica y nanotecnología han permitido el desarrollo de órganos artificiales que pueden suplir la función de los órganos originales. Anteriormente, la única alternativa para los diabéticos era la inyección de insulina, pero ahora es posible usar una bomba que libera la sustancia de manera constante. Además, existen páncreas artificiales que han sido utilizados con éxito por algunos pacientes. Las técnicas de impresión 3D también ofrecen la posibilidad de obtener piezas precisas para el cráneo y la mandíbula a medida del paciente, sin necesidad de esperar donaciones en bancos de huesos. Por otro lado, se están cultivando órganos artificiales en laboratorios, como tráqueas sintéticas, implantes de piel, cartílagos y vasos sanguíneos artificiales. También hay diversas técnicas para el reemplazo de la piel, como el autoinjerto mallado, el cultivo de la propia piel del paciente, injertos de piel de cadáver y productos sintéticos altamente biocompatibles con el tejido humano. Todos estos avances en la medicina han abierto nuevas opciones para el tratamiento de enfermedades y la recuperación de pacientes. Fuente: Revistas Cun Vídeo: https://youtu.be/qEsOQr4wOLo Emulación de órganos en un chip Medicina Los dispositivos Multiorgan-on-a-chip (multi-OoC) permiten el estudio de procesos multiorgánicos y la modelización de enfermedades sistémicas al apoyar la comunicación entre órganos. Las plataformas multi-OoC tienen el potencial de transformar la investigación médica al abrir nuevas vías para comprender las enfermedades multiorgánicas y desarrollar tratamientos personalizados. Para emular aún más la complejidad del sistema humano in vivo, se están integrando elementos clave de los sistemas inmunológico, nervioso y vascular en modelos multi-OoC. La próxima generación de multi-OoCs incorporará lecturas multimodales y en tiempo real en forma de sensores químicos, físicos y moleculares integrados en el chip, así como análisis multi-ómicos en línea. El avance en esta tecnología permitirá eventualmente sustituir el experimentacion en animales Imagen tomada de: Articulo Fuente: sciencedirect Vídeo: https://youtu.be/qEsOQr4wOLo Análisis de imágenes con IA Medicina El uso de la inteligencia artificial ha permitido el desarrollo de algoritmos como las redes de machine learning. Esta tecnología ha demostrado su gran potencial para resolver problemas de clasificación. La bioingeniería ha enfocado su aplicación al campo de la medicina, desarrollando algoritmos que permiten caracterizar y clasificar imágenes médicas. Una de las aplicaciones actuales es la detección de cáncer de mama a partir de imágenes de mamografías digitales. Una de las principales limitaciones de esta tecnología es que requiere grandes bases de datos para poder entrenarse correctamente. Desafortunadamente, actualmente hay una falta de suficientes bases de datos disponibles para la investigación en este campo. Fuente: Ravaicare Imagen tomada de: Autores Vídeo: https://youtu.be/VKnoyiNxflk Bioimpresión 3D Medicina La bioimpresión es un proceso mediante el cual se obtienen estructuras tridimensionales mediante la adición de capas de materiales biológicos, bioquímicos y células vivas. Actualmente, la bioimpresión permite fabricar tejidos que pueden utilizarse, por un lado, para reemplazar estructuras enfermas, dañadas o envejecidas y, por otro, para sustituir a los modelos animales en los estudios farmacológicos o en la generación de modelos de enfermedades. La bioimpresión de piel es el caso más claro de aplicabilidad de esta tecnología a la práctica clínica y es solo el primer paso hacia la bioimpresión personalizada, a partir de células del propio paciente, de órganos sólidos funcionales en un futuro. Fuente: Fundación Instituto Roche Imagen tomada de: Link Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=NNOoHC_v5Tw&t=94s Medicina Robótica de rehabilitación Imagen tomada de: Link La recuperación de la función sensoriomotora después de un daño en el sistema nervioso central se basa en la explotación de la neuroplasticidad, centrándose en la rehabilitación de movimientos necesarios para la autoindependencia. Esto requiere una activación fisiológica de los músculos de las extremidades que se puede lograr mediante ejercicios de movimiento funcional de brazos/manos y piernas y la activación de receptores periféricos apropiados. Estas consideraciones ya han llevado al desarrollo de robots de rehabilitación innovadores con esquemas avanzados de control de interacción y el uso de sensores integrados para monitorear y adaptar continuamente el soporte al estado real de los pacientes, pero quedan muchos desafíos por superar. El diseño de robots de rehabilitación requiere una combinación de conocimientos especializados de ingeniería y neurofisiología. Fuente: Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=GhhmCnEHnMY&t=73s Terapia genética Medicina Algunas veces un gen es defectuoso o parcialmente incompleto desde el nacimiento, o puede cambiar o mutar durante la vida adulta. Cualquiera de estas variaciones puede interrumpir la manera en que se elaboran las proteínas, lo cual puede conllevar a problemas de salud o enfermedades. Mediante la terapia genética, los científicos pueden hacer una de varias cosas dependiendo del problema existente. Pueden sustituir un gen que esté ocasionando un trastorno de salud por uno sano; agregar genes que le ayuden al cuerpo a combatir o a tratar la enfermedad, o desactivar los genes que están ocasionando problemas. Imagen tomada de: Link Para insertar genes nuevos directamente dentro de las células, los científicos utilizan un medio conocido como un “vector” que ha sido diseñado genéticamente para administrar el gen. Fuente: U. S. Food & Drug Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=f6UdOk9a--I
