Ingeniería Biomédica
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/20.500.12404/14255
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Item Diseño de biorreactor de bajo costo estimulado eléctricamente y por perfusión(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025-03-03) Lupaca Flores, Mario Alberto; Kim de Aguilar, Suyeon; Arce Cigüeñas, Diego MartinLa ingeniería de tejidos y órganos es una solución prometedora para la escasez de donantes (Mahfouzi et al., 2021, p. 1), pero replicar su funcionalidad en laboratorio presenta desafíos significativos (Zhao et al., 2023, p. 19). Los biorreactores actuales no replican adecuadamente las condiciones fisiológicas, carecen de flexibilidad y personalización, y son costosos (Fedi et al., 2022, p. 24; Mendonça da Silva et al., 2020, p. 13). La estimulación eléctrica y la perfusión mejoran la eficacia de los biorreactores, pero su integración es compleja y costosa (Barash et al., 2010, p. 1418; Castro, Ribeiro, et al., 2020, p. 22; Mendonça da Silva et al., 2020, p. 1). La biocompatibilidad de los materiales es crucial (Sagita et al., 2018, p. 1) pero difícil de lograr (Castro, Fernandes, et al., 2020, p. 2). La alta demanda y los altos costos limitan el acceso a trasplantes, especialmente en regiones con recursos limitados. La metodología empleada para el proceso de diseño se fundamentará en las directrices de la norma VDI 2206 (VDI/VDE 2206, 2021) de la Asociación de Ingenieros Alemanes, enfocada en la concepción de sistemas mecatrónicos. Esta base se verá reforzada con las pautas de la norma VDI 2221 (VDI 2221, 2019), orientada al desarrollo de productos y sistemas técnicos. Con el método anterior empleado y pasando por las etapas de evaluación, diseño, pruebas y finalmente implementación del prototipo, se logró la fabricación del sistema completo integrando los componentes mecánicos, eléctricos y de control. La prueba del medio de cultivo empleado en la cámara de biorreacción fue agua para flujo estático o dinámico. Finalmente, el costo total del sistema fue de S/ 8733.37.Item Diseño de un sistema de control embebido para prótesis transradial funcional(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025-01-22) Parra Farfán, Magno; Elías Giordano, Dante AngelEste trabajo presenta el desarrollo de un sistema de control electrónico inteligente embebido en una prótesis transradial para miembro superior, utilizando señales de electromiografía en tiempo real obtenidas del brazo del usuario. La prótesis se destaca por su facilidad de uso, permitiendo realizar diversas tareas cotidianas a través de gestos de la mano protésica, adaptándose a las características particulares de la amputación. El sistema de control inteligente emplea componentes capaces de ejecutar un algoritmo de inteligencia artificial, denominado PUCP-IArm, cumpliendo con los requisitos de memoria, potencia y velocidad de procesamiento. Se utiliza un módulo Raspberry Pi Zero 2 W para procesar las señales electromiográficas mediante el algoritmo PUCP-IArm, y una tarjeta electrónica diseñada específicamente para regular el voltaje y controlar los actuadores a través de un microprocesador. Los componentes electrónicos, con un peso total de 42 gramos y dimensiones de 7 cm x 4.6 cm x 3 cm, se integran fácilmente en la prótesis. El movimiento de la prótesis se basa en la captura de señales electromiográficas del brazo del usuario, que el algoritmo PUCP-IArm procesa para identificar los movimientos deseados de la mano. Este algoritmo se desarrolló utilizando datos de voluntarios con amputaciones de miembro superior, lo que lo distingue de otros proyectos que utilizan datos de personas sin amputaciones. Todo el trabajo con los voluntarios siguió los protocolos aprobados por el Comité de Ética de la Pontificia Universidad Católica del Perú. El sistema de control inteligente es seguro y eficiente, con un tiempo de respuesta en tiempo real de menos de 0.4 segundos entre las acciones del usuario y la respuesta de la prótesis. Los componentes están integrados en la prótesis y son alimentados por una batería portátil que se sujeta al brazo del usuario. El diseño es ajustable y adaptable a otros modelos de prótesis, lo que facilita el desarrollo de dispositivos funcionales e independientes.Item Optimización y evaluación de una plataforma elástica de microtitulación para aplicaciones en estudios toxicológicos con células adherentes(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-03-26) Calderón Castillo, Heillen Melisa; Casado Peña, Fanny LysSe investigó la viabilidad de emplear una plataforma de microtitulación elástica elaborada en polidimetilsiloxano (PDMS) para su uso en estudios toxicológicos. Primero, se evaluó la compatibilidad del diseño propuesto en la solicitud de patente ”Sistema de cultivo celular con componentes que generan excitaciones mecánicasïmplementado en una silicona biocompatible, donde se encontraron varios puntos de mejora que fueron trabajados en aras de poder utilizarla en métodos estandarizados para ensayos farmacológicos o toxicológicos. En la segunda parte de la investigación, se desarrollaron métodos para mejorar la hidrofilicidad de la superficie de PDMS, para ello se utilizó la modificación a través de la mezcla pre-polimerización con surfactantes y el recubrimiento con proteínas como colágeno y albúmina de suero bovino. A través de la medición del ángulo de contacto de agua, se estimó el incremento de hidrofilicidad, donde la mezcla con surfactantes no logró una diferencia significativa en el ángulo de contacto del material nativo de PDMS (113.98° ± 0.70°); a diferencia del recubrimiento proteico con albúmina al 1 % que logró un ángulo de 56.08° ± 0.74° igualando al control de poliestireno (54.14° ± 2.24°). Luego de establecer los protocolos de mejora de la plataforma elástica, se procedió a su evaluación biológica empleando la línea celular HeLa a través de los criterios de viabilidad, morfología y proliferación. La evaluación de la vialidad celular, por 72 horas mostró que el recubrimiento con colágeno (97.68 % ± 1.42 %) logró igualar al crecimiento logrado en la placa comercial de poliestireno con 98.98 % ± 1.15 % y superar las viabilidades en los otros recubrimientos con albúmina. Si bien, el recubrimiento con colágeno tuvo resultados comparables al control de poliestireno en términos de viabilidad, las diferencias morfológicas fueron evidentes, desde la extensión de cada célula, hasta la formación de la monocapa del cultivo. Se concluye que no basta mejorar propiedades del material, como la hidrofilicidad, sino que se debe explorar la interacción entre célula - sustrato desde un acercamiento bioquímico, ya que, como se ha demostrado, estas interacciones tienen un gran impacto en el desarrollo celular y en aplicaciones que involucran células adherentes.Item Diseño e implementación de una plataforma de microtitulación elástica que genera esfuerzos cortantes y elongaciones homogéneas para cultivo de células bidimensionales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-06-09) Suarez Uribe, Etsel Lemy; Casado Peña, Fanny LysLas variables bioquímicas y las modulaciones mecánicas influyen en el comportamiento celular. A la actualidad, los sistemas de microtitulación comerciales no ejercen modulaciones mecánicas homogéneas en regiones de cultivo celular independientes (superficies de pocillos). Esta homogeneidad es necesaria para estudiar con mayor precisión la respuesta biológica de las células a estas modulaciones y para ello, se requiere la mayor población celular bajo las mismas condiciones mecánicas. Por lo que en este proyecto de tesis, se presenta una plataforma de microtitulación que genera campos de elongaciones y esfuerzos cortantes homogéneos en las regiones de interés para cultivo celular, esto con el fin de obtener poca variabilidad de las magnitudes de estímulos mecánicos en una misma región de cultivo. Para lo cual, para el diseño de la plataforma se usaron las dimensiones estándares de sistemas de microtitulación comerciales y, con el objetivo de desarrollar campos mecánicos homogéneos, se empleó un software de cálculo por elementos finitos y herramientas de optimización topológica. Con la optimización realizada se obtuvo un incremento a aproximadamente 250 % en área de región de cultivo celular con esfuerzos cortantes homogéneos y un aumento al 177 % del área de cultivo bajo elongaciones homogéneas con respecto a sistemas de microtitulación con dimensiones comerciales. Se analizaron dos materiales: RTV1500 y Sylgard 184; y para la manufactura del diseño propuesto se empleó fabricación digital aditiva tradicional y fabricación con tecnología Polyjet. Los principios de accionamiento para lograr las elongaciones y esfuerzos cortantes se basaron en el accionamiento neumático y la minifluídica, respectivamente. Finalmente se verificó la capacidad del sistema de ser estéril y se validó funcionalmente, mediante el análisis de viabilidad de una línea celular comercial.Item Diseño de un sistema inalámbrico de detección de caídas aplicado a personas de la tercera edad basado en acelerómetro y teléfono móvil(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-04-28) Oporto Diaz, Edgard; Vilcahuamán Cajacuri, Luis AlbertoUn grave problema en los adultos mayores son los efectos adversos luego de caídas no atendidas inmediatamente. Según estadísticas, las caídas son uno de los principales factores que ocasionan severos daños físicos, psicológicos y sociales, e incluso provocan la muerte, en las personas de la tercera edad. Este problema es particularmente importante dado el incremento porcentual de ancianos en la población mundial, así como por la situación de vulnerabilidad y abandono en la que se suelen encontrar dentro de nuestra agitada sociedad. La solución propuesta reduce los efectos negativos de las caídas en ancianos mediante un sistema portátil, no invasivo y de bajo costo, usando dispositivos electrónicos comerciales disponibles en el mercado. Este sistema, adecuadamente sujeto a la persona, detecta la caída y genera una alerta hacia un teléfono móvil. De esta manera, la persona que reciba la alerta logra enterarse del evento y puede tomar acción inmediata para lograr la pronta atención del anciano. El tema de tesis contempla no solo el diseño e implementación integral del sistema, sino también la realización de pruebas funcionales para determinar la eficacia del sistema. Las pruebas son limitadas, o bajo condiciones controladas, dado el tipo de pacientes involucrados. El desarrollo del sistema incorpora el uso de dispositivos y tecnologías muy actuales, tales como sensores de aceleración de tipo microelectromecánico (MEMS), microcontroladores de uso industrial del fabricante ATMEL con interfaces seriales síncronas y asíncronas, módulos Bluetooth para la comunicación inalámbrica del microcontrolador y la generación de alarmas y envío de alertas por la red GSM de telefonía móvil usando mensajes cortos de texto (SMS).Item Diseño de una guía para análisis situacional y planteamiento de soluciones en seguridad biológica ambiental para ambientes de salud(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-04-10) Juárez Belaunde, Alberto Carlos; Vilcahuamán Cajacuri, Luis AlbertoEn el Perú no existe regulación sobre Bioseguridad Medioambiental en edificaciones ligadas al sector salud. La existencia de un sistema de evaluación de Bioseguridad Medioambiental para este tipo de edificaciones generaría información útil para mejorar los criterios en los que se basen los métodos para el diseño, edificación y mantenimiento de una institución de salud. En el Perú existen establecimientos ligados al sector salud que fueron diseñados para otros fines y no cumplen con las recomendaciones internacionales en bioseguridad medioambiental. Esto aumenta la probabilidad de que exista contaminación de usuarios, trabajadores, muestras biológicas y equipos, pudiendo generarse errores de determinación de casos clínicos, contaminaciones cruzadas, epidemias; pudiendo presentarse un accidente, el cual se origina por la conjunción de tres factores: la condición medioambiental insegura, la actitud insegura y el riesgo. Un Programa de Manejo de Bioseguridad medioambiental requiere de un constante intercambio de información entre todas las áreas de la institución de salud, para así evitar accidentes Se propone una guía como herramienta de valoración de calidad de la bioseguridad medioambiental de un ambiente ligado al sector salud, basada en manuales y normas internacionales vigentes al momento de la redacción. La guía es de fácil entendimiento, teniendo como parámetros básicos valederos para la evaluación de la bioseguridad medioambiental: la temperatura, humedad, presión ambiental, suministro eléctrico, material particulado y valores máximos de sonido en el área, y encuestas de conocimiento sobre bioseguridad y seguridad del personal que labora en el área. As se brinda un listado de verificación y encuestas base, que promueve el ordenamiento y gráfico de datos colectados en hojas de cálculo, pudiendo con la guía proponer soluciones a posibles problemas detectados durante un análisis.