Un tratamiento para reducir el crecimiento de células tumorales en el cerebro, la optimización de procesos para el desarrollo de nuevos materiales compuestos y un estudio clásico detallado de las formulaciones del tipo BF de la relatividad general tanto real como compleja, fueron los temas de investigación galardonados con el Premio Arturo Rosenblueth 2017. Esta es la más importante distinción académica que otorga anualmente el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) a las mejores tesis de doctorado desarrolladas por sus egresados. La tesis reconocida en el área de Ciencias Exactas y Naturales correspondió a Mariano Alexander Celada Martínez, egresado del Departamento de Física, por su tema relacionado con la gravedad BF halmitoniana; en el área de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería el ganador fue Amin Bahrami, del programa de doctorado en Ciencias en Ingeniería Metalúrgica y Cerámica del  Cinvestav Unidad Saltillo, por su investigación sobre la optimización del procesamiento y propiedades de compósitos bicapa. En el área de Ciencias Biológicas y de la Salud, el triunfador fue el alumno Alberto Eduardo Ayala Sarmiento, egresado del Departamento de Fisiología, Biofísica y Neurociencias, quien estudió el efecto de una proteína recombinante soluble como tratamiento contra los tumores cerebrales. En su tesis, Alberto Eduardo Ayala Sarmiento, se unieron dos aspectos cruciales para el tratamiento de glioblastomas, tumores primarios más comunes y letales del sistema nervioso central (SNC). Por una parte, se empleó un sistema de nanopartículas para lograr la especificidad de direccionamiento a las células tumorales, evitando muchos de los problemas asociados con vectores virales, y por el otro la expresión de una proteína recombinante soluble (Gas1) que reduce el crecimiento de las células tumorales. Este desarrollo bionanotecnológico tiene un potencial importante como terapia génica para el tratamiento de glioblastomas, que no afecta a las células sanas de la glía, las cuales son las más abundantes del SNC. Asimismo se logró identificar en fluidos corporales la presencia de la proteína Gas1 soluble endógena, la cual se produce de forma natural, sugiriendo que se necesitan concentraciones basales de dicha proteína a fin de mantener contenidas a las células y evitar una posible proliferación desregulada en el organismo. Amin Bahrami llevó a cabo un estudio sobre la mojabilidad y la infiltración sin presión de preformas cerámicas porosas –conteniendo ceniza de la cascarilla de arroz (CCA)– con arquitecturas diferentes, y con aleaciones de aluminio, magnesio y silicio, a fin de establecer una correlación de los parámetros de procesamiento óptimos, con la microestructura y propiedades de compósitos bicapa. Los resultados revelaron una mejora en las propiedades (elasticidad, resistencia a la flexión, coeficiente de expansión térmica) que resultan de la combinación de aleaciones de aluminio y materiales cerámicos (Al-MMCs) en comparación con el aluminio puro. El entendimiento de los fenómenos de mojabilidad e infiltración de preformas cerámicas con CCA y del comportamiento de los Al-MMCs, debe conducir al desarrollo de nuevos materiales compuestos. Por su parte, Mariano Alexander Celada Martínez abordó el estudio hamiltoniano de la gravedad BF y mostró cómo se obtiene a partir de ella la formulación usada en el enfoque de lazos, estableciendo así un puente hamiltoniano entre las dos descripciones de la relatividad general. Propuso además nuevos puntos de vista que podrían ser útiles incluso en la gravedad de lazos, ya que obtuvo una formulación hamiltoniana manteniendo la simetría de Lorentz, la cual, a pesar de ser la piedra angular de las teorías con que se describen las interacciones fundamentales de los constituyentes del universo, no está completamente presente en el enfoque de lazos usual. En su investigación propuso nuevos caminos que podrían ser útiles para la c

La sobrenutrición en los primeros meses de vida puede conllevar alteraciones relacionadas con el síndrome metabólico durante la etapa adulta, incluso afectar el funcionamiento histológico y fisiológico de la arteria aorta, según refiere un nuevo estudio realizado por el Departamento de Farmacobiología del Cinvestav. La investigación, elaborada y encabezada por Enrique Hong en conjunto con el Instituto Nacional de Medicina Genómica, empleó un modelo animal para obtener esos resultados, aunque es difícil obtener un estudio similar en personas, la información da visos de lo que puede ocurrir en la salud de aquellas personas que presentaron obesidad durante los primeros meses de vida, a pesar de que posteriormente realicen hábitos saludables. Una de las conclusiones que más llamaron la atención de los investigadores fue el hecho de que la aorta torácica de los animales sobrealimentados presentara cambios en su funcionamiento sin que se tuviera evidencia de placas de colesterol. “Tomamos la aorta  de los animales y la seccionamos en pequeños anillos; lo que observamos fue que la porción más cercana al corazón funcionaba razonablemente bien, pero la porción distal se contraía menos, lo que parecía explicar la causa de la hipertensión que presentaban los animales como resultado a un fenómeno de rigidez de la pared aórtica”, señaló Enrique Hong. Además de la alteración de la función en la aorta, los animales que fueron sobrealimentados durante su primera etapa de vida presentaban un aumento en la presión arterial sistólica, mantuvieron una apariencia de sobrepeso y tenían más tejido adiposo abdominal y subcutáneo, así como niveles más altos de triglicéridos y una mayor resistencia a la insulina, en comparación con aquellos animales a los tuvieron una dieta regular durante las primeras semanas de vida. Todo eso indica que si esos resultados se presentaran en una persona, tendría un síndrome metabólico incipiente que puede incidir en una deficiente calidad de vida más adelante;  aunque los investigadores aclararon que en este tipo de estudios donde se emplean modelos animales, los efectos no siempre se replican exactamente en las personas. Para llegar a esas conclusiones, los investigadores del Cinvestav emplearon ratas Wistar, con crías recién nacidas. En un primer grupo se puso a una madre a alimentar a tres crías durante tres semanas, cuando habitualmente alimenta de ocho a 12, y en el grupo control se puso a madres a alimentar a ocho crías  por el mismo periodo. Una vez concluido la etapa de alimentación con leche materna, se puso a los dos grupos de roedores juntos a que desarrollaran una vida totalmente normal por 32 semanas, espacio en el que las crías sobrealimentadas siempre tuvieron más peso que el resto. De acuerdo con Enrique Hong, quien es miembro Emérito del Sistema Nacional de Investigadores y del Consejo Consultivo de Ciencias de la Presidencia de la República, una de las hipótesis que surge a partir de esta investigación es que los cambios de funcionamiento histológico del individuo con sobrealimentación durante la primera etapa de vida, pueden ser generados por cambios de tipo epigenómicos, que provocan que durante el resto de su vida ingieran más alimento y presenten un síndrome metabólico. Por ello, se espera que a partir de este estudio se generen nuevas líneas de investigación orientadas a los cambios que pudieran presentar otros órganos, como riñón, hígado o cerebro, así como precisar si las causas tienen que ver con cambios del orden epigenómicos.

La  tuberculosis es una enfermedad infecciosa que provoca la muerte a más de un millón y medio de personas al año en el mundo, su fisiopatología e inmunopatología es muy compleja al involucrar diversos mecanismos dependientes del huésped y del patógeno que pueden influir de manera positiva o negativa el curso de la enfermedad. Por muchos años, su estudio se ha dirigido a tratar de revelar las variables inmunológicas del huésped y esta búsqueda tiende a investigar el sistema inmune adaptativo, en específico la función de los linfocitos T en la inducción y mantenimiento de memoria inmunológica protectora. Pero un grupo interinstitucional de investigación del que forma parte Cinvestav analiza el papel que juegan otras células del sistema inmune innato en la protección contra la enfermedad, en específico la función de las “células asesinas” o NK ( Natural Killer ) en la respuesta inmune contra la tuberculosis. Los investigadores han establecido la hipótesis de que las células asesinas pueden generar memoria al ser expuestas a los antígenos de Mycobacterium tuberculosis , ya que hasta  hace unos años se creía que esta población celular era incapaz de mejorar su función tras encuentros repetidos con un antígeno (memoria inmunológica) y se pensaba que al ser células listas para actuar no tenían necesidad de aumentar su capacidad funcional. “En realidad se trata de una hipótesis que se encuentra siendo explorada de forma experimental por varios grupos de investigación de diversos países incluido el nuestro. He participado con quienes han iniciado la búsqueda de memoria inmunológica mediada por células NK en respuesta a Mycobacterium tuberculosis en México”, explicó Nayeli Martínez Zúñiga, miembro del grupo de investigación. Las “células asesinas” de memoria podrían ejercer una función mejorada desde etapas iniciales de la infección, coordinando a otras células para que destruyan a la bacteria, matando a células que han sido infectadas por el patógeno o proveyendo de estímulos para mantener la barrera epitelial pulmonar intacta y de esta forma evitar la diseminación del microorganismo hacia otros sitios diferentes al pulmón. Los avances del estudio se publicaron recientemente en la revista Frontiers in Inmunology, donde se expone que las “células asesinas” podrían estar jugando un papel crucial en la respuesta inmune contra el bacilo y la posibilidad de que aprendan de contactos repetidos con el patógeno. Además, se discuten las implicaciones que este fenómeno podría tener en el desarrollo de nuevas terapias inmunológicas para mejorar la protección contra la enfermedad. Actualmente los investigadores están trabajando en modelos animales expuestos a antígenos de Mycobacterium tuberculosis , tratando de observar si dicha exposición induce cambios permanentes en el fenotipo y función de “células asesinas” en diversos órganos comparando con animales sin dicha exposición.  “Los resultados preliminares sugieren que las células NK responden de diferente forma al estímulo con el bacilo dependiendo de su fenotipo y tejido de residencia; también, su capacidad funcional parece mejorar con encuentros consecutivos con el antígeno”, señaló Martínez Zúñiga. Los investigadores pretenden que como muchas otras iniciativas de ciencia básica, éste proyecto resulte en la apertura de una nueva línea de búsqueda dirigida hacia el desarrollo de terapias inmunológicas y vacunas que permitan inducir memoria inmunológica en células innatas como las “células asesinas”. Así se mejoraría la capacidad de respuesta del individuo que entra en contacto con el patógeno para que pueda resistir a la infección desde etapas tempranas de la enfermedad e incluso pueda eliminarla, pues como se sabe, hasta ahora no se cuenta con una vacuna eficaz para evitar la infección. Lo que se requiere hoy en día es hacer investigación con posibilidades de tener una aplicación directa, “así que con este proy

Científicos del Cinvestav trabajan en el desarrollo de un brazo robótico capaz de cosechar tomates de forma automatizada, uno de los cultivos en los que México es uno de los principales productores y exportadores a nivel mundial. Entre los objetivos está el disminuir los costos de producción, apoyar las extenuantes labores del personal agrícola y evitar daños a la salud ante el uso de plaguicidas en los invernaderos, lo cual ayudaría a incrementar la producción en masa y generar precios más competitivos en el mercado. De acuerdo con América Berenice Morales Díaz, investigadora del Cinvestav Unidad Saltillo, este robot tiene como principal característica el monitoreo del cultivo para identificar enfermedades (como hongos) de manera oportuna para evitar su propagación, mediante el uso de cámaras y sensores. Posteriormente se encargaría del censado de la calidad de los cultivos para saber si están en óptimas condiciones para que se realice el corte. Hasta el momento los expertos del área de Robótica y Manufactura Avanzada del Cinvestav han trabajado en el modelado y control de sistemas no lineales. La primera etapa consistió en la construcción y control de los mecanismos robóticos móviles, a los cuales instrumentaron con técnicas de visión para hacer una localización casi instantánea. En la parte de armado se diseñaron algunos instrumentos o partes del brazo robótico, así como la herramienta de corte. El objetivo era eficientar el material, la dureza, durabilidad y el bajo peso del corte, porque es el elemento final. En una segunda etapa utilizaron un robot comercial omnidireccional de cuatro ruedas con cinco grados de libertad todos rotacionales en el brazo, al cual le adaptaron un sensor de visión. A este manipulador móvil lo programaron con el fin de realizar los cortes. “Seguimos trabajando en el diseño y programación para encontrar configuraciones eficientes”, destaca Morales Díaz. Hay varias tesis de maestría que se han desarrollado para lograr que el robot siga indicaciones y usar la información que almacenan. Desde el punto de vista científico el programar los robots es algo complejo: “seguir una línea, hacerlo en determinado tiempo, que se detenga en algunas plantas, las revise de cierta manera y enviar la información puede sonar sencillo porque son tareas que hacemos las personas cotidianamente, pero para un robot no lo es”. Además, esto implica trabajar fusión de sensores ultrasónicos, con visión, y láseres para identificar si en el ambiente robot pueden emplearse. “Utilizamos infrarrojos, cámaras abordo con detección de colores y profundidad, así como cámara fijas en techos, entre otras”. De acuerdo con Morales Díaz, hasta el momento las pruebas en laboratorio han sido exitosas, pero aún no ha sido probado en invernadero, porque las condiciones de iluminación son diferentes. “Hemos empleado un mecanismo de base móvil en un espacio de 2.5 metros de altura, sin embargo tener un manipulador móvil en un invernadero sería difícil porque son  pesados y no tienen estabilidad. En nuestra siguiente etapa nos vamos a inclinar por una serie de cuadrirrotores más económicos que ayuden a guiar a los robots para aplicar, por ejemplo, químicos a una planta que esté enferma o en caso de que presente un hongo llegar con un láser y cortarlo para que no se expanda”, explica. La también integrante del Sistema Nacional de Investigadores considera que en cinco años podría iniciar la comercialización de estos robots cosechadores de tomates, y si bien los robots móviles ya son empleados en fábricas inteligentes en algunas partes del mundo, hasta ahora poco se habían empleado para la agricultura.

En la actualidad se producen miles de toneladas de nanopartículas de plata, óxido de zinc, titanio o hierro usadas para diferentes fines, pero una vez que son empleadas se liberan al ambiente generando efectos poco estudiados en plantas y organismos del suelo. Ante este panorama, investigadores del Cinvestav Unidad Saltillo, encabezados por Fabián Fernández Luqueño han identificado efectos significativos de las nanopartículas en la población microbiana, medida como unidades formadoras de colonias del suelo, principalmente de hongos, bacterias y actinomicetos. Los investigadores han estudiado 16 cultivos a nivel de cámara de geminación y de crecimiento, pero trabajaron especialmente con maíz, frijol, girasol y betabel que han llevados hasta la madurez comercial, es decir cuando se cosechan, exponiéndolos a diversos tipos de nanopartículas para analizar su comportamiento. “Encontramos que las nanopartículas tienen efectos en los cultivos desde su proceso de germinación, después la emergencia y finalmente en la formación de la planta; en los análisis se observó una reacción favorable porque ante nanopartículas de óxido de titanio la planta mejora su absorción de agua y  su crecimiento, antes de la etapa de floración”, explicó el investigador. En el caso del frijol también se vio que hay un efecto significativo en la actividad fotosintética del cultivo; en ciertas etapas del desarrollo de las plantas las nanopartículas tienen un papel positivo, “hasta cierto punto es una ventaja, porque no representan un contaminante”, sostuvo Fernández Luqueño. Los análisis en las comunidades microbianas del suelo ante la presencia de nanopartículas, mostraron un efecto negativo significativo; desde un punto de vista estadístico las primeras observaciones indican una reducción del 20 por ciento de estas comunidades microbianas, pero los estudios continúan para saber exactamente cuál es la afectación en términos de abundancia y diversidad de microorganismos del suelo. Los investigadores también han estudiado el efecto de las nanopartículas en lombrices del suelo, donde observaron una afectación a estos organismos y los procesos de vermicomposteo que realizan, su actividad principal y de gran impacto ecológico para la degradación de los materiales orgánicos presentes en el suelo; asimismo estudian cómo se afecta su tracto digestivo. “Las plantas y lombrices ya están entrado en contacto con nuevos materiales nanotecnológicos con los que nunca habían interaccionado y ya tenemos algunos análisis de los efectos que se generan, peros sólo se han hecho estudios de las nanopartículas más empleadas”, sostuvo Fernández Luqueño. En general hay poca investigación sobre los efectos de la nanotecnología liberada al medio ambiente, hay muchos artículos que hablan de proceso de síntesis, caracterización y de usos posibles, pero pocos se refieren a sus efectos en el medio ambiente o en el ser humano. En la bibliografía ya se indican algunos efectos de la nanotecnología en el ser humano, pero de alguna manera todavía los suponen, no tienen las evidencias suficientes, sin embargo ya se menciona en revistas científicas importantes. De acuerdo con el investigador se debe decir sí a la nanotecnología pues no se trata de descalificarla, tiene propiedades muy importantes y es un área relevante con un gran potencial tecnológico, pero también es necesario considerar el tema ambiental y de salud pública. A la nanotecnología se le están encontrando muchos beneficios, pero pocas veces se analizan sus posibles efectos negativos. A veces los investigadores se dejan llevar por la moda, pero la historia ofrece ejemplos de productos supuestamente evaluados, patentados y autorizados para su uso, pero tiempo después mostraron ser contaminantes, como el DDT, el asbesto y una gran cantidad de medicamentos, esto también podría suceder con las nanopartículas. “Frecuentemente le digo a mis colegas y estudiantes que en sus artí