Bioingeniería
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Ítem Desarrollo de un prototipo funcional a escala de laboratorio que asista el proceso de deshierbe, para reducir el esfuerzo físico en la zona lumbar de adultos mayores agricultores en el municipio de Boavita (Boyacá)(2024-06) Fuentes Cantillo , Valeria María; Ramírez Becerra, Sol Gabriel; Meneses Bernal, Jorge EduardoEl proyecto se enfoca en el desarrollo de un prototipo funcional a escala de laboratorio para abordar los desafíos enfrentados por la población adulta mayor en el municipio de Boavita, caracterizado por una alta proporción de minifundistas. Esta población enfrenta dificultades para realizar tareas agrícolas, como el deshierbe de arvenses, debido a la falta de herramientas ergonómicas adecuadas, lo que aumenta el riesgo de trastornos musculoesqueléticos, especialmente en la zona lumbar. El prototipo se diseñó con el objetivo de reducir la incidencia de estos trastornos y riesgos ergonómicos asociados con el uso de herramientas tradicionales de deshierbe, que a menudo requieren posturas forzadas, levantamiento de cargas pesadas y movimientos repetitivos. Se llevó a cabo un análisis comparativo por medio de un estudio biomecánico que mide variables como fuerzas externas, torque y torsión, junto con la consideración de las medidas antropométricas específicas de la población adulta mayor. Los resultados de las pruebas biomecánicas mostraron una mejora en los ángulos de flexión, principalmente el del tronco, permitiendo conservar al agricultor una postura natural para la espalda y en especial que ayude a conservar la lordosis de la zona lumbar, la disminución del ángulo fue de 46.6°. Este enfoque tuvo como objetivo mejorar las condiciones laborales y la calidad de vida de esta comunidad. La importancia de este tipo de alternativas radica en la mejora significativa que genera en las condiciones laborales de los adultos mayores agricultores en municipios como Boavita (Boyacá), al proporcionar herramientas ergonómicas y funcionales adaptadas a las necesidades de esta población. Sin embargo, es importante mencionar y establecer que aunque los análisis iniciales muestran una disminución significativa en el torque generado al usar el prototipo en comparación con el uso del azadón tradicional. Este análisis se basa en mediciones específicas de ángulos y fuerzas bajo condiciones controladas en un entorno de laboratorio, proporcionando un resultado preliminar sobre la eficacia del prototipo en mejorar la ergonomía del trabajo agrícola. Por lo tanto, no se puede afirmar de manera concluyente que el prototipo reduce el esfuerzo físico en la zona lumbar de los agricultores, ya que se requiere realizar estudios adicionales en condiciones reales de trabajo y con una muestra más amplia de población.Ítem Método de identificación automática de la retinopatía diabética en imágenes del fondo de ojo, utilizando técnicas de visión artificial(2024-11) Guerrero Santana, Izabella; Almeida Moreno, Javier AndresLa retinopatía diabética (RD) es una complicación de la diabetes que surge por el daño a los pequeños vasos sanguíneos de la retina debido a niveles elevados de azúcar en sangre. Dada la creciente prevalencia de la diabetes y el riesgo de ceguera asociado, es fundamental la detección temprana de la RD. Este trabajo presenta un enfoque automatizado para la identificación de los estadios de la retinopatía diabética, utilizando descomposición de momentos de Zernike sobre imágenes de fondo de ojo. El dataset utilizado fue una combinación de cuatro conjuntos de datos: EyePACS, APTOS 2019, APTOS 2019 (Gaussian Filtered) y Messidor Diabetic Retinopathy, compilados por Abdullah et al., (2024)}. La metodología incluyó el preprocesamiento de las imágenes, extracción de características con descriptores de forma, submuestreo para equilibrar las distribuciones de clase, y clasificación mediante una máquina de vectores de soporte (SVM) y una red neuronal densa. El modelo SVM logró una sensibilidad de 0,90 y una especificidad de 0,89 en la detección de casos sin retinopatía, mientras que la identificación de estadios leves y proliferativos presentó menores valores de precisión y recall (0,60 y 0,55, respectivamente). La red neuronal densa mostró un rendimiento inferior en comparación con la SVM. El aporte principal de este trabajo radica en la implementación de una técnica híbrida que combina descriptores de forma y modelos de clasificación para mejorar la detección automática de los diferentes estadios de la retinopatía diabética.Ítem Diseño e implementación de una herramienta computacional de monitoreo para la detección de anomalías en la recuperación y el rendimiento de deportistas de rugby a diferentes altitudes en la Universidad El Bosque(2024-11) Rangel Giraldo, Juliana Inés; Sanchez Pinzón, Emilio AlejandroEste documento presenta el diseño e implementación de una herramienta computacional destinada al monitoreo de la recuperación y el rendimiento de jugadores de rugby que compiten en diferentes altitudes en la Universidad El Bosque. El proyecto aborda los desafíos fisiológicos únicos asociados con la altitud elevada, como la menor disponibilidad de oxígeno, el estrés cardiovascular y las dificultades en la termorregulación, que pueden ocasionar disnea, fatiga, arritmias cardíacas, hipertensión arterial y un rendimiento subóptimo. Durante su desarrollo, se llevaron a cabo múltiples etapas clave. Inicialmente, se realiza una investigación para identificar las principales variables fisiológicas y de rendimiento afectadas por la altitud. Posteriormente, se diseñaron algoritmos matemáticos y estadísticos capaces de detectar anomalías en las métricas fisiológicas. Este esfuerzo dio lugar a la creación de una herramienta computacional que permite registrar datos biométricos, generar alertas automáticas y presentar información a través de una interfaz de usuario intuitiva. El sistema desarrollado integra datos obtenidos tanto manualmente como mediante sensores biométricos, como la frecuencia cardíaca, la saturación de oxígeno y los niveles de lactato. Estos datos se analizan para personalizar estrategias de entrenamiento y recuperación de acuerdo con las necesidades individuales de cada jugador. Durante la etapa de validación, se realizaron pruebas en entornos controlados para evaluar la precisión de los algoritmos y la efectividad del sistema en la detección de anomalías. Los resultados obtenidos demuestran que la herramienta es efectiva para optimizar el rendimiento deportivo, prevenir lesiones y mejorar la adaptación de los jugadores a condiciones de altitud elevada. Además, el proyecto consideró aspectos legales y éticos relevantes, asegurando la protección de los datos y la seguridad de los usuarios, contribuyendo así a un manejo integral y ético de la información fisiológica y de rendimiento de los jugadores.Ítem Desarrollo de prototipo de simulador como herramienta de apoyo al entrenamiento de la técnica quirúrgica de la extracción extracapsular de cataratas en caninos(2024-11) Baquero Silva, Laura Sofia; Garzón Garzón, María Alejandra; Vega Medina, Lizeth Johanna; Páez Luengas, Carlos AndrésEl aumento de mascotas en los hogares ha impulsado la necesidad de atención veterinaria especializada, como la oftalmología. Las cataratas, una causa común de ceguera en perros, pueden ser hereditarias o asociarse a otras enfermedades. Su diagnóstico y tratamiento son esenciales para mejorar la calidad de vida del animal. Aunque la cirugía es el tratamiento primario, su éxito depende principalmente de la habilidad del cirujano; la técnica de extracción extracapsular, una de las más utilizadas, presenta complicaciones intraoperatorias hasta en el 10% de los casos. Debido a que el entrenamiento con cadáveres no replica adecuadamente las propiedades biomecánicas oculares, se ha desarrollado un prototipo de simulador para el entrenamiento de esta técnica, cuyo objetivo es permitir prácticas realistas y mejorar la competencia profesional. El prototipo se diseñó mediante la caracterización del ojo y la técnica quirúrgica, basada en una revisión bibliográfica y experimental. Además, se realizó un análisis biomecánico del ojo bajo estrés, midiendo las fuerzas ejercidas por los músculos extraoculares; también se obtuvo la fuerza requerida para hacer un daño en la esclerótica, siendo esta de 2.36 N. Para esto, el sistema incluye galgas extensiométricas (modelo BF120-10AA), capaces de medir estas fuerzas durante el entrenamiento. Se realizó el modelamiento de los sistemas mecánico y electrónico y usando técnicas de impresión 3D y fundición se obtuvo las piezas que simulan los tejidos y la cabeza mesocefálica del canino. Finalmente, mediante la evaluación a 2 oftalmólogos veterinarios arrojó que el grado de realismo y usabilidad actual es de 2,49 y 40, respectivamente, indicando que el prototipo requiere mejoras para considerarse una herramienta de entrenamiento efectiva.Ítem Desarrollo de un prototipo de videojuego serio para el apoyo en terapias de niños con monoplejia o diplejia de miembros superiores(2024-11) Atará Delgado, Juan David; Meneses Bernal, Jorge Eduardo; Atará Delgado, Juan David [009-0009-3210-8052]Este trabajo de grado presenta el desarrollo de un prototipo de videojuego serio, diseñado como herramienta de apoyo en la terapia de rehabilitación de niños con monoplejia o diplejia en los miembros superiores, en un rango de edad entre 6 y 12 años. El videojuego utiliza tecnología de captura de movimiento y una cámara digital para registrar los movimientos del usuario en tiempo real, integrándolos en ejercicios terapéuticos dentro del juego. La metodología utilizada incluye la evaluación heurística de Nielsen, enfocada en garantizar la usabilidad y accesibilidad del juego para los niños. Los resultados obtenidos muestran que el prototipo incrementa la motivación y el compromiso de los pacientes, proponiéndose como una herramienta complementaria para mejorar la participación de los niños en sus terapias.Ítem Diseño de una metodología para la obtención de un encapsulado como vehículo de administración de dexametosona vía ocular con potencial aplicación en el tratamiento de la queratoconjuntivitis seca evaporativa en caninos(2024-11) Galeano Ceballos, Paula Daniela; Ruiz Silva, Nicolas Andres; Ibla Gordillo, Jose FranciscoEl trabajo aborda el diseño y la evaluación de una metodología para obtener un encapsulado destinado a la administración ocular de dexametasona, orientado al tratamiento de la queratoconjuntivitis seca evaporativa en caninos. Esta enfermedad, caracterizada por la inflamación y el daño en la superficie ocular debido a la deficiencia en la producción lagrimal, afecta entre el 11 % y el 14,7 % de los perros y limita significativamente su calidad de vida. Ante las restricciones de los tratamientos actuales, que incluyen una baja permeabilidad corneal y la rápida eliminación del fármaco en el ojo, se planteó una estrategia para mejorar la biodisponibilidad y eficacia terapéutica de la dexametasona mediante su encapsulación. El enfoque metodológico incluyó tres etapas. En primer lugar, se estableció un diseño conceptual considerando las propiedades físico-químicas del fármaco y las características biológicas del sistema ocular canino. Este diseño permitió definir los parámetros críticos y los requerimientos técnicos necesarios para garantizar la estabilidad del encapsulado y la liberación controlada del medicamento. Posteriormente, se implementó un diseño factorial experimental, mediante el cual se generaron 16 formulaciones por triplicado, utilizando técnicas de encapsulación como la evaporación de emulsión para las nanopartículas poliméricas y la inversión de fase para las micelas mucoadhesivas. Finalmente, se realizó la caracterización de las partículas obtenidas, evaluando su tamaño, morfología, composición química y comportamiento de liberación. Los resultados indicaron que la formulación C2DS-DEX que incluyó quitosano (2 mg/mL), miristato de isopropilo (0,2 mL) y Tween 80 (2 mL), procesada a 40 °C, produjo partículas con un tamaño promedio de 140,3nm, una polidispersidad óptima y alta estabilidad coloidal. La liberación del fármaco se ajustó adecuadamente a los modelos matemáticos de Korsmeyer-Peppas y Weibull, evidenciando una cinética de liberación sostenida y controlada, compatible con las necesidades terapéuticas para tratar afecciones crónicas como la queratoconjuntivitis seca. Además, las pruebas de espectroscopía IR y análisis de dispersión dinámica de luz confirmaron la correcta encapsulación de la dexametasona y la preservación de sus propiedades funcionales A través de este trabajo, se concluye que la metodología para obtener el encapsulado cumple con los requerimientos para la administración ocular del farmaco, ofreciendo una posible alternativa frente a las formulaciones tradicionales. Este enfoque no solo mejora la retención del medicamento en la superficie ocular, sino que también reduce la exposición sistémica, minimizando los riesgos asociados con los efectos adversos a largo plazo. En el contexto de la oftalmología veterinaria, esta propuesta representa un avance en torno a la investigación proporcionado una solución específica para un problema común en la práctica clínica, con implicaciones positivas tanto para la salud animal como para la sostenibilidad de los tratamientos a largo plazo.Ítem Desarrollo de un prototipo de sensor de laboratorio para cuantificar los gases volátiles del proceso respiratorio de uchuva fresca empacada(2024-11) Rodriguez Chaparro, Valentina; Moncayo Martinez, Diana Cristina; Roldan Olarte, Didier Jean PaulColombia se ha consolidado como uno de los principales exportadores de uchuva, con exportaciones que alcanzaron 8,071 toneladas en 2022 y un incremento del 16% en 2021. En 2023, la uchuva logró ingresar al mercado mexicano, consolidándose como un producto de alto impacto económico en el ámbito internacional. No obstante, debido a su carácter climatérico, la uchuva continúa madurando después de ser cosechada, lo que la convierte en un fruto altamente perecedero con una vida útil limitada. Este desafío ha motivado a laboratorios e industrias a investigar métodos para mejorar su conservación mediante el control de la atmósfera en los empaques, aunque muchos de los dispositivos utilizados actualmente son costosos y de difícil acceso. En este contexto, el objetivo del prototipo desarrollado fue detectar, medir y cuantificar los gases CO2 y O2 generados durante el proceso respiratorio de la uchuva fresca en su empaque, proporcionando una solución de monitoreo eficiente y económica que sea accesible frente a los dispositivos tradicionales empleados en la industria. La primera fase del proyecto consistió en el diseño conceptual del prototipo, fundamentado en una revisión bibliográfica que guió la selección de componentes y la integración de sensores adecuados para el sistema. Posteriormente, en la segunda fase, se abordó la integración y construcción del sistema, que está compuesto por dos cajas: una cámara de monitoreo de acrílico para examinar el proceso respiratorio de las frutas, con un sensor de CO2 infrarrojo; y una caja de madera que alberga los componentes electrónicos, responsables de la adquisición de datos y su visualización en la interfaz desarrollada. En la fase final, se realizó la evaluación del prototipo, comparando los resultados con un equipo comercial del laboratorio de postcosecha de la Universidad Nacional de Colombia. Las muestras de uchuva fueron adquiridas en almacenes de cadena Éxito, simulando un escenario real de comercialización. Aunque el prototipo cumplió con su función básica, se identificaron discrepancias importantes en comparación con el equipo comercial. Las mediciones de CO2 se vieron afectadas por fugas en la cámara de respiración y el sensor alcanzó su límite de saturación, lo que impidió una correlación precisa entre ambos equipos. Es por ello que se realizó un rediseño en todo el sistema de la cámara del prototipo, y se rectificó la medición del sensor de CO2 adquirido, mediante una revisión a la hoja de datos, que al realizar nuevamente pruebas al tener en cuenta estos rediseños y soluciones planteadas, se observó una mejora en los resultados obtenidos. Como se destaca en las conclusiones, la selección del sensor de bajo costo fue una de las principales causas que generaran altas discrepancias en los datos tomados, por lo que hacía una comparación con el equipo Oxybaby evidenció limitaciones en su rango de medición, contribuyendo a los errores observados en las lecturas de CO2. Estos hallazgos resaltan la importancia de adquirir tecnologías que pueden ser más costosas, pero viables para el sistema y así mejorar la precisión de las mediciones en futuras iteraciones. Este documento presenta en detalle cada etapa del desarrollo, las pruebas realizadas, el análisis de los datos obtenidos, y las soluciones y pruebas adicionales desarrolladas, junto con las recomendaciones para mejorar el prototipo en futuras investigaciones.Ítem Desarrollo de un protocolo metodológico in sílico para comprender las posibles interacciones entre la proteína YlbF de Staphylococcus aureus con ARN(2024-11) Ruiz Castellanos, Julian Santiago; Guillem Gloria, Pedro Manuel; Corredor Rozo, Zayda LorenaLa proteína YlbF, que forma parte de la familia de proteínas con dominio com_ylbF estudiadas principalmente en Bacillus subtilis, está involucrada en la regulación de la formación de biofilm, competencia y esporulación. Dado que este dominio es conservado, se postula que proteínas homólogas en otras bacterias Gram positivas podrían cumplir funciones similares. En Staphylococcus aureus, un microorganismo oportunista que causa infecciones intrahospitalarias en pacientes de alto riesgo se sospecha que YlbF está relacionada con la regulación de factores de virulencia, especialmente a nivel transcripcional, como sugiere la presencia de un dominio putativo de unión a ácidos nucleicos y estudios en mutantes nulos. En este proyecto de grado elaboró un protocolo bioinformático centrado en el desarrollo de un pipeline para obtener parámetros y llevar a cabo una dinámica molecular de la proteína YlbF de S. aureus en complejo con ARN, con el objetivo de evaluar posibles sitios de interacción (hotspots) en términos de energías, distancias y empaquetamiento hidrofóbico y su validación mediante metodologías in silico de análisis termodinámico. El flujo de trabajo incluyó la preparación de datos biológicos, obtención de estructuras proteicas y de ARN, definición de parámetros de simulación, construcción de los sistemas a simular, así como la ejecución de la dinámica molecular, su análisis y validación al realizar sustituciones clave por alanina para evaluar los cambios en las interacciones llevando a cabo un análisis comparativo de energías por aminoácido el fin de identificar aquellos residuos que presentan las energías más favorables entre las variantes mutantes y no mutantes. Hecho esto, se observó la participación de diferentes aminoácidos durante la simulación, destacando Arg193, Lys194, Arg207 y Arg209. Estos residuos mostraron una fuerte interacción con el ARN, lo que sugiere una unión potencialmente estable. La naturaleza de esta interacción parece estar relacionada con la carga positiva de estos aminoácidos, que facilita su unión a los grupos fosfato de la cadena de ARN.Ítem Prototipo para la aplicación de campos eléctricos integrado a un sistema de cámaras microfluídicas para la lisis celular de bacterias productoras de PHA(2024-11) Frasica Romero, Karen Valentina; Merchán Castellanos, Nuri Andrea; Oliveros Hincapié, Jorge ArmandoLos polihidroxialcanoatos (PHAs), son un tipo de poliéster alifático sintetizado naturalmente por algunas bacterias y que presenta un gran potencial biotecnológico como bioplástico debido a que tiene propiedades fisicoquímicas similares a los plásticos de origen petroquímico. Si bien se tiene un gran interés en su producción, el costo en el proceso de extracción del biopolímero utilizando solventes halogenados aumenta su precio final en un 50%. La extracción eléctrica se presenta como una alternativa a la extracción con solventes. Es así, como Rojas diseñó e implementó un prototipo para la extracción de PHA por campos eléctricos. Pese a lograr obtener el biopolímero, la falta de control de flujo durante el procesamiento de las bacterias en el dispositivo ocasiona adherencia del material biológico a los electrodos, así como contaminación por parte de restos de oxidación de los electrodos de cobre. El objetivo de este proyecto fue el desarrollo de un prototipo para la aplicación de campos eléctricos integrado a un sistema de cámaras microfluídicas para la lisis celular de bacterias productoras de PHA. Se definió la geometría de las cámaras microfluídicas a través de una revisión bibliográfica, y mediante matrices de decisión se seleccionó la geometría rectangular. Utilizando el software COMSOL Multiphysics se simuló el campo eléctrico, permitiendo caracterizar el campo eléctrico generado por diferentes voltajes aplicados, desde los 180 V hasta los 390 V, generando un campo eléctrico de entre 150 a 1.2 Kv/m. Se realizó la simulación del comportamiento de velocidad y presión del fluido dentro de las cámaras microfluídicas, evidenciando que la geometría transversal rectangular presentó un campo eléctrico uniforme y en conjunto de la bifurcación en Y, aseguró un flujo laminar. En la fase de construcción, por técnica de transferencia termodinámica de Tóner y grabado de PCB, se obtuvieron electrodos en cobre de 15 µ𝑚 de espesor y microcámaras en PDMS que pueden procesar 3,98 µ𝐿 por canal con una velocidad aproximada de 0,06 m/s. Estas estructuras finales presentaron un error relativo de 22,47% con respecto a las medidas establecidas en el diseño detallado. Finalmente, se estableció el voltaje de operación para la extracción de Cupriavidus necator en 180 V y para Bacillus licheniformis en 285 V, de acuerdo a la relación que se identificó entre sus características morfológicas y el potencial de membrana inducido por acción del campo eléctrico. El porcentaje de extracción alcanzado con el dispositivo para Cupriavidus necator fue de 62,9% y para Bacillus licheniformis de 75,6% con un procesamiento de 2 mL en 45 segundos. Los porcentajes se compararon con los resultados obtenidos mediante el método tradicional por extracción de dispersión de hipoclorito de sodio-cloroformo. Se concluyó que la implementación de cámaras microfluídicas al prototipo de campos eléctricos, presentó ventajas tanto en la concentración del campo eléctrico como en el control de flujo, control de tiempo y aumento del volumen de procesamiento. Este trabajo fue desarrollado en colaboración con la Universidad Federal de Minas Gerais, BrasilÍtem Desarrollo de un prototipo funcional de unidad terminal basado en robótica suave para prótesis mecánica de pinza para el agarre de objetos en persona con amputación de miembro superior tipo transradial(2024-11) Olivo Barragán, David Santiago; Aponte Cardenas, Luna Xue; Meneses Bernal, Jorge EduardoEste proyecto aborda el desarrollo de un prototipo funcional de una unidad terminal basada en robótica suave para una prótesis mecánica transradial de pinza, diseñado para superar las limitaciones de las prótesis tradicionales, como la falta de movimiento axial y flexión precisa del dedo índice en la articulación metacarpofalángica. La robótica suave se empleó como base tecnológica, destacando su flexibilidad, adaptabilidad y seguridad, que permiten imitar movimientos naturales y adaptarse a formas irregulares, mejorando significativamente la experiencia del usuario al ampliar las capacidades funcionales de la unidad terminal. El diseño se llevó a cabo mediante un proceso iterativo que incluyó: análisis biomecánico de los agarres de pinza, aplicación de principios antropométricos, diseño asistido por computadora (CAD), impresión 3D y fabricación de dedos flexibles con material elastomérico. El prototipo fue evaluado en términos de precisión y eficacia al manipular objetos. Revelando una precisión promedio del 65% al manejar objetos de 1 a 128 gramos. No obstante, se identificaron áreas de mejora en el control de agarres con grados de abducción del pulgar de 50° y 70°. Este proyecto representa una solución innovadora que amplía las posibilidades de uso de unidades terminales en personas con amputaciones transradiales, combinando tecnología avanzada con un enfoque centrado en la funcionalidad del usuario.Ítem Prototipo biomimético de un sistema de captación y almacenamiento de agua por precipitación horizontal en la Reserva Natural Puerta de Chontales, Paipa-Boyacá(2024-11) Correa Guillín, Andrea Carolina; Fuentes Cotes, Milena Margarita; Avellaneda Cusaría, José AlfonsoLas sequías prolongadas y el cambio climático exacerbado han intensificado las limitaciones en el acceso al agua en la Reserva Natural de la Sociedad Civil Puerta de Chontales ubicada en la vereda La Bolsa, en Paipa, Boyacá. Esta situación ha impactado negativamente en la salud humana y economía de las familias campesinas locales, además de representar una amenaza para el equilibrio hídrico del ecosistema. En respuesta a esta situación, el presente proyecto propone el desarrollo de un prototipo biomimético de sistema atrapanieblas inspirado en la estructura morfológica de las bromelias epífitas, con la capacidad de hacer un aprovechamiento de la precipitación horizontal como fuente alternativa de agua. El proyecto se desarrolló a partir del diagnóstico de la zona de estudio, seguido por las fases de diseño de producto y finalizó con la implementación y pruebas del prototipo, con las cuales se logró evidenciar un incremento en la capacidad de captación de agua en comparación con los sistemas bidimensionales tradicionales puestos a prueba, superando sus limitaciones al incorporar múltiples capas y aprovechar las diferentes direcciones del viento. Se comprobó que el agua capturada es apta para riego, ganadería y usos domésticos no potables, permitiendo mejorar el acceso a este recurso esencial y a su vez, fortalecer la gobernanza ambiental, considerando que este enfoque generó gran interés en la comunidad, promoviendo la gestión local del agua y el desarrollo comunitario, y sentando las bases para convertirse en una alternativa rentable y escalable en regiones afectadas por la escasez de agua.Ítem Aprovechamiento de la Lignina y Taninos obtenidos de los residuos del café para el desarrollo de espumas fenólicas con propiedades para la absorción de 𝐶𝑑^2+ en soluciones acuosas.(2024-07-05) Resto Mora, Miguel Angel; Ibla Gordillo, Jose FransiscoEn esta investigación, se explora el uso de residuos de la producción de café con el fin de utilizarlos para la elaboración de espumas fenólicas capaces de absorber Cd^2+ en soluciones acuosas. Se tomaron muestras de pulpa y borra de café de una finca llamada Tierra Grata, en el municipio de Monterrey ubicado en el departamento de Casanare, las cuales fueron transportadas al laboratorio en donde se pesaron, se secaron a 100 °C y empaquetaron en bolsas plásticas con el fin poder almacenarlas y utilizarlas por un mayor periodo de tiempo. Se realizo la extracción de lignina de la pulpa de café utilizando NaOH 10% p/v y la extracción de los taninos de la borra de café utilizando Etanol 96% v/v. Se calculo el porcentaje de lignina y taninos extraídos de la pulpa y borra de café respectivamente, además de realizar una prueba colorimétrica para determinar el tipo de taninos presentes en la borra utilizando FeCl^3. Se elaboraron tres espumas fenólicas distintas, una espuma convencional, una con remplazo de lignina obtenida por método de centrifugado y, por último, una con remplazo de lignina obtenida por método de evaporación. Estas espumas se elaboraron utilizando agentes surfactantes, emulsionantes, espumantes y de curado los cuales se mezclaron y se colocaron en moldes para su respectivo espumado y curado. Se realizaron análisis de morfología, densidad y porosidad a las espumas fenólicas, en donde se usaron pruebas por Estereoscopia y Microscopia Electrónica de Barrido (MEB), con el fin de determinar las estructuras internas que conforman a estos polímeros y como varían dependiendo del tipo de espuma que sea. Por último, se realizó un análisis para determinar la capacidad de las espumas fenólicas para retener el Cd^2+ dentro soluciones acuosas. Se hicieron pruebas de Espectroscopia de Absorción Atómica (EAA) y MEB para determinar el cambio de la concentración de este metal pesado dentro de la solución, además de lograr observar los cristales dentro de la estructura de las espumas fenólicas. Como resultado final, este trabajo logro fabricar espumas fenólicas elaboradas con la lignina extraída de la pulpa de café, la cual presento variaciones a nivel estructural y de funcionalidad en comparación con la espuma fenólica convencional. Además de esto, se obtuvieron espumas fenólicas capaces de retener el Cd^2+ dentro de soluciones acuosas, permitiendo a futuro el desarrollo de nuevas espumas fenólicas con remplazo de la lignina dentro de su estructura con la aplicabilidad de material capaz de retener ciertos metales pesados en soluciones acuosas.Ítem Desarrollo de un prototipo a escala de laboratorio para la aplicación de un recubrimiento en el aguacate Hass proveniente del municipio de Anolaima, Cundinamarca(2024-11) García Betancourt, Juan Esteban; Ramírez González, Fabiola; Moncayo Martínez, Diana Cristina; Colina Moncayo, Jhoana YamiletEl aguacate Hass es fundamental para la economía colombiana, siendo el sexto producto agrícola más exportado. En Anolaima (Cundinamarca), se producen 11 toneladas por hectárea, aunque se registran pérdidas del 20% debido a daños mecánicos y enfermedades fitopatógenas. Las técnicas de recubrimiento, como la aspersión y la inmersión, enfrentan desafíos en la uniformidad y espesor del acabado, aspectos cruciales que afectan las cualidades organolépticas y la aceptabilidad comercial del fruto. Este trabajo propone el desarrollo de un prototipo a escala de laboratorio para aplicar un recubrimiento en el aguacate Hass, estructurando una metodología basada en un diseño detallado de los componentes del prototipo y considerando aspectos morfológicos del fruto. Se llevaron a cabo pruebas de concepto centradas en los subsistemas del prototipo, destacando un sistema de aspersión presurizada con un ángulo de apertura de 60° y una altura de 20 cm. Además, el ángulo de inclinación de 18° en el sistema de rodillos permite una velocidad de bajada del fruto de 33,64 cm/s, con una rotación de los rodillos a 144 rpm. La evaluación de los subsistemas mostró una similitud del 69 % con respecto a un sistema industrializado, aunque se identificaron limitaciones en la viscosidad de la formulación, que afecta la atomización del líquido. El monitoreo en tiempo real de temperatura, pH y nivel de solución garantiza un control adecuado de la viscosidad y la calidad del recubrimiento. El análisis fisicoquímico del recubrimiento mostró un espesor de entre 25,76 μm y 45,07 μm, brindando protección al fruto y evidenciando una disminución del 5 % en la pérdida de peso del aguacate recubierto, lo que indica una reducción en la deshidratación durante la postcosecha.Ítem Desarrollo de un prototipo computador-cerebro utilizando el paradigma de los potenciales visuales evocados de estado estacionario para la comunicación simple de mensajes deletreados en un aplicativo comercial de mensajería móvil(2024-03) Suárez Sotelo, Luisa Valentina; Arias Ballén, Oscar MauricioLa esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es una enfermedad neuromuscular que, con el tiempo, afecta progresivamente a las neuronas motoras, ocasionando debilidad muscular, atrofia muscular y, en última instancia, parálisis muscular. Además, la ELA conlleva complicaciones específicas en la comunicación, como la disartria y anartria, que impactan la capacidad de comunicarse en los pacientes. Sorprendentemente, entre el 75% y el 95% de las personas con ELA pueden perder la habilidad de comunicarse verbalmente. Esta pérdida del lenguaje oral no solo tiene repercusiones físicas, sino que también puede desencadenar afectaciones emocionales, conductuales y sociales, incluyendo trastornos mentales como la depresión El enfoque central de este proyecto se centra en la creación de un prototipo de interfaz cerebro-computadora, que utiliza Potenciales Visuales Evocados de Estado Estacionario (Stationary Stated Visual Evoked Potencials, SSVEP por sus siglas en inglés). El propósito principal de esta interfaz es desarrollar un sistema de comunicación especialmente diseñado para futuros pacientes con ELA que puedan enfrentar desafíos en su capacidad verbal debido a alteraciones motoras y del habla. Este sistema se basa en un método de deletreo que permite a los usuarios enviar mensajes cortos de manera efectiva, brindándoles una herramienta vital para expresar sus pensamientos y necesidades. La metodología CDIO del documento se descompone en tres fases, que se alinean con los tres objetivos específicos del proyecto. En la primera fase, se aborda la creación del prototipo de comunicación, lo que incluye la planificación de sus componentes y la elaboración de los diagramas de diseño. La segunda fase se centra en la implementación del prototipo, involucrando tareas como la programación de software, la integración de hardware y la configuración de sistemas. Finalmente, la última fase comprende pruebas exhaustivas destinadas a evaluar el rendimiento del prototipo, incluyendo pruebas de funcionamiento y validación de algoritmos. Cada una de estas fases está cuidadosamente diseñada para lograr de manera efectiva los objetivos específicos del proyecto. En conclusión, este proyecto representa un paso importante en la mejora de la calidad de vida de los pacientes con ELA al abordar los desafíos de comunicación que enfrentan. El desarrollo del prototipo de interfaz cerebro-computadora basado en SSVEP demuestra el potencial de esta tecnología para facilitar la comunicación en individuos con alteraciones motoras y del habla. Además, la metodología CDIO utilizada en este proyecto ha demostrado ser efectiva para abordar los objetivos planteados en cada fase. Sin embargo, se reconoce que existen desafíos continuos en el perfeccionamiento y la personalización de esta tecnología para adaptarse a las necesidades individuales de los pacientes con ELA. Estas conclusiones respaldan la importancia de la investigación y el desarrollo de soluciones tecnológicas innovadoras en el campo de la salud, con un enfoque en mejorar la calidad de vida de las personas que enfrentan enfermedades neuromusculares como la ELA.Ítem Desarrollo de una cámara automatizada de plantulación de perejil (Petroselinum crispum) a partir de un sistema de control que regule temperatura, luminosidad y humedad relativa del sustrato(2020) Hernández Otálora, Manuela Alejandra; Matiz Gomez, Maria Camila; Jiménez Hernández, Mario FernandoLas variaciones medioambientales que mundialmente han producido cambios de manera paulatina, con olas de calor o largos períodos de invierno son hoy los enemigos de los agricultores generando en varios casos la pérdida de cultivos completos. Bajo este mismo contexto, la atención contra plagas, sequías, invierno genera una inversión monetaria alta, inversión que en muchos casos se pierde porque el cultivo no logra recuperarse. Las hortalizas son un conjunto de plantas sembradas y cosechadas para el consumo humano, sin embargo sus requisitos medioambientales para su germinación y desarrollo son estrictos por lo que los agricultores han optado por iniciar la siembra con la producción de plántulas en invernadero, sin embargo para el caso de invernaderos no automatizados controlar las condiciones ambientales para el desarrollo de plántula de ciertas especies sanas, vigorosas y con raíces bien desarrolladas ha sido complejo. Este proyecto químico una cámara automatizada de plantulación como aporte a este proceso agrícola. La cámara controla las 24 horas del día temperatura al interior de esta, la humedad del sustrato de las bandejas de germinación activando el riego solo cuando sea necesario, y generando la activación bombillas de espectro completo para cultivos de acuerdo a los requerimientos de horas luz día que necesitará la especie sembrada, la máquina funcionará automáticamente durante todo el desarrollo de las plántulas, se realizó una prueba operacional, donde sembraron 1200 semillas de Perejil Liso, se obtuvo un índice de germinación del 94 % equivalente a 1122 plántulas, dicha germinación en un período de 13 días es decir de 2 a 4 días menos al compararlo con el proceso utilizado tradicionalmente en la empresa Produplant.Ítem Desarrollo de un sistema con tecnología SCADA para monitoreo de parámetros fisicoquímicos de la calidad del agua en el humedal de Salpa en el municipio de Paipa, Boyacá(2024-09) Torres Veloza, Andrés Felipe; Pérez Dimaté, María Alejandra; Avellaneda Cusaría, José Alfonso; Carrillo Castellanos, Juan JoseEl humedal de Salpa es el único en Colombia compuesto por agua salina, se encuentra ubicado en el municipio de Paipa en el departamento de Boyacá a un costado de las piscinas termales y del aeropuerto Juan José Rondón, sin embargo su mayor problema es el deterioro por degradación antrópica, cambio climático y carencia de un ente ejecutor en materia de autoridad del estado que haga control, vigilancia y uso adecuado de los recursos naturales del humedal, lo cual limita el desarrollo social, económico y ecológico, por lo tanto se desarrolla un sistema SCADA de monitoreo de parámetros fisicoquímicos (pH, turbidez y sólidos disueltos) de forma automática y remota para el almacenamiento de datos de dos meses con su posterior análisis de variables, esto como insumo para la generación de una línea base puesto que no hay documentación referente a su estado actual y con la información obtenida dar un aporte de conocimiento a la Corporación Autónoma de Boyacá, así como a la comunidad interesada de los hallazgos encontrados en cuanto a al estudio de variables sociales, económicas, ecológicas y desde los parámetros obtenidos de la calidad del agua del humedal, esto con el fin de contribuir al proceso de apropiación social y ecológica del entendimiento técnico, y a que los profesionales de Corpoboyaca puedan fortalecer su actividad en manejo y toma de decisiones en sus recursos asociados como es el humedal salino, lo cual permite encadenar parte de este conocimiento al ámbito ecológico y social.Ítem Desarrollo de un sistema de monitoreo de variables ambientales para la estimación de un balance hídrico y automatización del riego en cultivo de arveja (Pisum sativum l.) en Guachetá Cundinamarca(2024-06) Quiroga Delgado, Mary Dayana; Lizarazo Peña, Pedro AlfonsoLa finca Los Pinos se dedica a los cultivos transitorios, en este caso un cultivo de arveja variedad Santa Isabel principalmente. El cual es manejado de forma tradicional, lo cual limita el potencial productivo del cultivo establecido. El aporte de agua al cultivo de arveja depende fundamentalmente de riegos manuales con manguera, los cuales no se realizan todos los días, y se emplea un criterio empírico, esto ocasiona que los niveles de riego no sean los requeridos para el cultivo. El balance hídrico permite realizar un riego exacto, de acuerdo a las condiciones donde se encuentra el cultivo. Este contempla datos de variables climáticas de una zona específica para la determinación precisa de las necesidades de riego de los cultivos. Este proyecto plantea como objetivo desarrollar un sistema de monitoreo de variables ambientales para la estimación de un balance hídrico y automatización del riego. La metodología utilizada es la CDIO , ya que se dividió en 4 fases las cuales cuentan con actividades establecidas para lograr cada uno de los objetivos planteados en ellas, donde la primera es diseñar cada uno de los sistemas teniendo en cuenta la programación y selección de materiales electrónicos; segunda implementación y construcción de cada uno teniendo en cuenta el diseño del área a utilizar para realizar el cultivo; tercero evaluación de los sistemas verificando el funcionamiento y por último la comparación entre un cultivo (tradicional) y el cultivo aplicando la tecnología desarrollada, obteniendo estadísticas. Se realizó el análisis de los cultivos en términos de crecimiento y producción de la cosecha, donde se evidencia que el cultivo con sistema tiene 20% más de crecimiento con respecto al cultivo (tradicional), obteniendo un 60% más de producción que el cultivo (tradicional).Ítem Desarrollo de una metodología para la obtención de microcápsulas con aceite esencial de Retamo Espinoso Ulex europaeus L como agente biocida en el manejo de larvas de Dermatobia hominis en bovinos(2024-07) Vergara Garzón, Keneth Ronaldo; Moreno Fajardo, Gabriela; Ibla Gordillo, Jose FranciscoLa Dermatobia hominis es una mosca parásita que infecta a animales de sangre caliente como lo son los bovinos, incubando sus huevos sobre la dermis del animal eclosionando e ingresando a la piel, donde va alimentándose y por ende creciendo dentro del mismo, generando problemas en la salud del animal, siendo un problema a nivel nacional como a nivel Latinoamérica (Apt et al., 2001) por su importancia económica, posterior a esto, la larva sale de la piel dejando heridas llamadas miasis que a su vez son promotoras de posibles infecciones (WTO 2020). Si bien existen medicamentos que logran el control de crecimiento y propagación de esta especie en animales como los bovinos, logran llegar a intoxicar al animal posterior a la aplicación del medicamento, generando problemas en la calidad de la leche y en los productos derivados de este tipo de animales (Álvarez et al., 2013). Dicho esto se planteó la obtención de un producto que pudiese prevenir la eclosión e ingreso de larvas en la piel del animal, haciendo uso del retamo espinoso (Ulex europaeus L), esto debido a que por búsqueda bibliográfica se encontró que esta especie tiene cualidades biocidas, previniendo la propagación de insectos parásitos de este tipo (Cabrera Forero, J. S. 2020); dichas cualidades se le atribuyen al hecho de que en su composición química contienen compuestos como flavonoides y triterpenos, siendo estos uno de los encargados de dicha acción sobre este tipo de insectos, controlando el crecimiento y desarrollo de este tipo de especies. Para poder hacer uso de esta planta, se planteó un proceso metodológico de extracción de aceite esencial de retamo espinoso, al cual se le realizaron pruebas de identificación, de flavonoides y triterpenos, siendo estos los compuestos de mayor interés para el desarrollo del proyecto; a su vez, se hicieron pruebas de identificación de saponinas y alcaloides, con la finalidad de conocer con mayor exactitud la composición química del aceite extraído. una vez obtenido el aceite esencial se realizó la búsqueda de metodologías que permitieran la encapsulación de aceites esenciales, entendiendo que este tipo de tecnologías sirven como herramientas para el transporte de este tipo de sustancias y que a su vez sirven como una solución poco invasiva para tratar el crecimiento y propagación de este tipo de especies parásitas; gracias a dicha búsqueda se eligió el método de coextrusión o gelificación iónica, el cual está diseñado para lograr encapsular este tipo de aceites, adaptándola de tal manera que se pudiese realizar en el laboratorio. Una vez definida la metodología de trabajo, se realizaron diseños experimentales en donde se logró evaluar dicha metodología haciendo uso de diferentes volúmenes de aceite y a su vez poder variar la concentración de material encapsulante, que en este caso fue alginato de sodio, en donde se encontró que a una mayor concentración de alginato, las microcápsulas lograban mantenerse estables y a su vez lograr encapsular mayor cantidad de aceite; del mismo modo, se evidenció, que las microcápsulas con una cantidad de alginato de sodio pequeña tendían a deformarse y romperse, de igual manera, se logró evidenciar que en algunos casos no lograban mantener encapsulado el aceite por un periodo prolongado de tiempo, siendo este un resultado negativo para el desarrollo del proyecto, y por ende motivo de descarte. Al identificar que las microcápsulas que lograban mantener el aceite por un periodo de tiempo eran las de una concentración de alginato mayor, se realizó la selección de los dos mejores resultados, de los cuales se evaluó la morfología, la estabilidad y su capacidad de liberar aceite a una temperatura de 38 °C, ya que dicha temperatura es la correspondiente a la temperatura corporal de los bovinos y por ende es a la que los huevos de Dermatobia Hominis logran su eclosión y a su vez su ingreso a la dermis de los bovinos.Ítem Desarrollo de un prototipo para la digestión anaerobia de los residuos sólidos orgánicos obtenidos en el municipio de Muzo (Boyacá)(2023-12) Torres Pineda, Paula Gabriela; Roldán Olarte, Didier Jean PaulLa digestión anaerobia es un proceso biológico que permite la degradación de residuos orgánicos transformándolos en productos como efluente y biogás con altos contenidos de metano (Gómez, 2012). En este trabajo se evaluó la capacidad de degradación de los residuos sólidos orgánicos del municipio de Muzo-boyacá a través de un prototipo para la digestión anaerobia, diseñado a partir de pruebas químicas como SV, ST, AGV y DQO, y parámetros físicos asociados al funcionamiento del biodigestor, su tipo de carga y disponibilidad de materia entres otros, así mismo se implementó un sistema de monitoreo que permitió al usuario ver en tiempo real datos de humedad, temperatura, pH y la cantidad de metano producida por el prototipo.La implementación de un prototipo de biodigestor tipo batch demostró ser es una alternativa viable al problema que presenta el municipio de muzo con sus residuos sólidos orgánicos demostrando que se puede obtener biogás en un periodo mayor a 40 días.Ítem Desarrollo de un modelamiento representativo de la obstrucción arterial como herramienta de exploración en la progresión de la enfermedad arterial periférica, por medio de la presión arterial, el índice tobillo-brazo y la curva de flujo sanguíneo(2024-05) Castañeda Velasquez, Valentina; Martínez Lara, Daniel Andrés; Sánchez Pinzón, Emilio Alejandro; Almeida Moreno, Javier AndrésLa dinámica de fluidos computacional cuenta con un campo de acción bastante amplio, inclusive en el área de la medicina, donde resulta ser una herramienta invaluable para diferentes usos médicos como la planificación quirúrgica, la optimización de tratamientos, la investigación y desarrollo de diferentes enfermedades,etc. En el contexto de la EAP, que es una enfermedad infradiagnosticada dado el diagnóstico tardío que suele presentar a causa de la sintomatología inespecífica que solo suele manifestarse en los estadios más avanzados; Resulta pertinente el desarrollo de herramientas de simulación que permitan reconocer de cierta la progresión de la enfermedad. Por ende, este proyecto pretende sentar las bases para el desarrollo de una herramienta de exploración de la progresión de la EAP, por medio del ITB (el gold-estándar diagnóstico) y la curva de flujo sanguíneo, con el fin de que los profesionales del área de la salud cuenten con una herramienta intuitiva que les permita observar la evolución de la enfermedad. Por medio de una metodología de fases, en la que inicialmente se construyo un conjunto de casos clínicos reportados para así considerar las variables de entrada, de la simulación que se ejecutó en ANSYS Fluent, posterior a un proceso de selección por la evaluación de diferentes software, en donde se consideraron las ecuaciones gobernantes del modelo, como las ecuaciones de Navier-Stokes, de la Ley de continuidad, el modelo reológico de Carreau y el modelo de Winkessel para definir el perfil de velocidad teniendo como base la representación de la gráfica de la curva de flujo sanguíneo. El proceso de simulación dio inicio con la obtención del render representativo de la arteria femoral, en la fase de simulación se realizaron dos grupos de simulaciones: casos clínicos y progresión por porcentaje de estenosis desde 0\% a 90\% para así considerar la variación de la presión arterial a causa de la estenosis, una vez finiquitado la estandarización de las simulaciones y de procesar los resultados obtenidos se procedió a realizar la programación pertinente para obtener la PAS tibial, el ITB, la curva de flujo sanguíneo ya definida por UDF en ANSYS y la interfaz gráfica que mostrase el compendio de resultados de simulación relacionados tanto a la presión arterial como al flujo sanguíneo. Finalmente, se realizó un proceso de validación tanto cuantitativa como cualitativamente, de manera cuantitativa se obtuvo un coeficiente de correlación de Spearman que arrojo resultados bastante coherentes en los que se destacan índices de correlación muy fuertes con respecto al ITB teórico de los casos y la PAS tibial simulada y el ITB de los datos de simulación, 0.9 y 0.99, respectivamente. Cualitativamente, se realizó sé un protocolo de usabilidad con profesionales especialistas en el área, donde se concluyo que la herramienta de exploración tuvo muy buena recepción con respecto al uso y a los resultados presentados, donde se consideran relevantes para la parte clínica, que resultan coherentes con respecto a lo observado durante la práctica clínica.