En el Laboratorio de Vibraciones y Acústica (LaVa) de la Universidad del Valle (Univalle) en Cali, Colombia, un joven investigador junto a colaboradores están desarrollando una tecnología de ondas ultrasónicas con la meta a largo plazo de manipular células vivas de cáncer en investigación médica.
El tamaño del mercado mundial de cultivo celular está proyectado para crecer 11,9% cada año desde 2022 hasta 2030, impulsado por el cultivo 3D y su creciente adopción para la producción biofarmacéutica y las aplicaciones de ingeniería de tejidos, según un reporte de mercado de Grand View Research.
Hoy en día, los cultivos de tejido usualmente existen en dos dimensiones o están construidos en tres dimensiones en andamios artificiales que actúa como sustituto de la matriz extracelular encontrada en organismos vivos.
Jhoan Fernando Acevedo Espinosa, estudiante de Doctorado en Ingeniería con Énfasis en Mecánica de Sólidos y vinculado con el Grupo de Investigación de Grupo de Investigación en Ingeniería Sísmica, Eólica, Geotécnica y Estructural (G-7); explicó que los investigadores de Univalle tienen la meta de reemplazar las técnicas actuales de ingeniería de tejido con “recipientes invisibles”, es decir, andamios hecho con campos de ultrasonido.
“Sería una manipulación mucho más limpia porque la manipulación es sin contacto: sonido en vez de pinzas”, dijo Acevedo.
La Investigación
La técnica ultrasónica de manipulación de partículas es un método que presenta ventajas evidentes sobre las técnicas tradicionales de micromanipulación (óptica, magnética y eléctrica), principalmente a escala micro y nanométrica.
Las matrices de transductores ultrasónicos se han utilizado ampliamente en diversas aplicaciones de manipulación de partículas y se han propuesto uno tras otro muchos algoritmos de reconstrucción de campos acústicos basados en matrices de transductores ultrasónicos.
“El reto que tenemos ahora es diseñar dispositivos que pueda producir campos acústicos adecuados para la manipulación de células vivas”, dijo Acevedo.
Acevedo describió que su interés en ultrasonido comenzó con un proyecto de Maestría en Ingeniería, donde diseñó un par de sonotrodos que al excitar eléctricamente inducen un campo acústico en forma de espiral, más conocido como un vórtice acústico, los cuales son usados para manipular y levitar partículas en aire sin contacto en escala milimétrica. Este trabajo sirvió como base para el desarrollo de su propuesta doctoral en donde pretende formar esferoides de células en un medio de cultivo, mediante manipulación acústica.
“Es un sonido que no puedes escuchar pero puedes ver los resultados”, planteó Acevedo.
Hoy en día, el ingeniero Acevedo está estudiando biología celular, con el fin de comprender el comportamiento y la estructura celular, además para conocer cómo esta puede verse afectada al interactuar con un campo acústico.
“Para el proyecto, es fundamental entender las células y los pequeños dispositivos a escala de micrometro”, explicó Acevedo.
El profesor Joao Luis Ealo Cuello, docente de la Facultad de Ingeniería y el Director de Tesis de Acevedo explicó que en el caso particular de Acevedo, buscan cómo se optimiza la tecnología.
“Esperamos en ese estadio poder avanzar mucho hacia la comprensión y así poder escoger bien los traductores para madurar el montaje”, dijo el profesor Ealo.
Según estadísticas del Instituto Nacional de Cancerología, en 2021 casi 1.200 personas murieron, con mayor cantidad de muertes en adultos mayores de 65 años y mujeres.
Para Acevedo, este es un gran motivo para desarrollar este tipo de tecnologías de tal forma que sean económicas y asequibles, porque este principio de manipulación de celular sin contacto podría resultar a futuro en mejores tecnologías enfocadas hacia la ingeniería de tejidos.
“Si vas a hacer pruebas de medicinas o tratamientos contra el cáncer, es mejor hacerlos en células vivas en condiciones lo más parecido al cuerpo humano, es decir, en tres dimensiones”, manifestó Acevedo.
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Foto: Jhoan Fernando Acevedo Espinosa, estudiante de doctorado en Ingeniería con Énfasis en Mecánica de Sólidos, en el cámara anecoica de la Universidad del Valle. Crédito: Alexander Bejarano/NCC-FI/Univalle |
Colaboraciones Internacionales
Los investigadores de Univalle dijeron que colaboradores internacionales han ayudado en desarrollar esta tecnología en Colombia y capacitando profesionales en el campo.
Los colaboradores principales son Karen Volke-Sepúlveda de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) en México y Mauricio Hoyos de la Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) en Francia.
Hoyos también tiene una compañía spin-off en el campo.
“Somos conscientes de que aquí en Colombia tenemos que desarrollar capacidades tecnológicas, aunque tomará décadas”, dijo el profesor Ealo.
Acevedo describió que en los años siguientes él tiene la ambición de ser un experto en el campo.
“De la manipulación acústica, hay varias personas trabajando aquí en Colombia, pero no específicamente en la manipulación de células”, planteó Acevedo.
Si le interesa contactar al investigador o conocer más sobre el proyecto, escriba a la Oficina de Comunicaciones Facultad de Ingeniería: comunicaingenieria(arroba)correounivalle.edu.co
Foto de la portada: Jhoan Fernando Acevedo Espinosa, estudiante de Doctorado en Ingeniería con énfasis en Mecánica de Sólidos Crédito: Alexander Bejarano/NCC-FI/Univalle
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