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A PARTIR DE TEORÍAS COMPUTACIONALES BUSCAN MEJORAR FUNCIONAMIENTO DE PÁNCREAS ARTIFICIAL

Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/377/14
México, D.F., 30 de octubre de 2014

  • Con un proyecto interdisciplinario se pretende desarrollar sistemas de control inteligente aplicados a funciones orgánicas
  • El desafío principal para la ciencia en nuestro país es el financiamiento y hay muy poca inversión de las empresas hacia la investigación, dice ganadora de Beca L’Oréal-UNESCO-AMC 2013
La doctora Alma Alanís García, investigadora de la Universidad de Guadalajara, es una de las ganadoras de las Becas para Mujeres en la Ciencia L’Oréal-UNESCO-AMC 2013.
La doctora Alma Alanís García, investigadora de la Universidad de Guadalajara, es una de las ganadoras de las Becas para Mujeres en la Ciencia L’Oréal-UNESCO-AMC 2013.
Foto: UdG.
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En el mundo hay más de 347 millones de personas con diabetes, según datos de la Organización Mundial de la Salud. Se estima que más de 80% de las muertes por este padecimiento se registra en países con ingresos bajos y medios y se prevé que las muertes por esta enfermedad se multipliquen por dos entre 2005 y 2030.

La diabetes es una enfermedad crónica que aparece cuando el páncreas no produce suficiente insulina (hormona que regula la concentración de azúcar en la sangre) o cuando el organismo no utiliza eficazmente la que produce. Uno de sus principales efectos es la hiperglucemia (aumento del azúcar en la sangre), que con el tiempo daña gravemente órganos y sistemas, especialmente terminales nerviosas y vasos sanguíneos.

Por lo anterior, Alma Alanís García y sus colaboradores, del Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías de la Universidad de Guadalajara, trabaja en un proyecto interdisciplinario que busca desarrollar sistemas de control inteligente (llamados sí porque pueden operar en diversos contextos sin necesidad de ser modificados) aplicados a sistemas biomédicos, particularmente en la programación de un páncreas artificial. Esto se logra a partir de las teorías del control automático y de inteligencia artificial.

Alma es una de las ganadoras de las Becas para Mujeres en la Ciencia que otorga la empresa L’Oréal, conjuntamente con la Organización de las Naciones Unidas para la Educación la Ciencia y la Cultura, y la Academia Mexicana de Ciencias (L’Oréal-UNESCO-AMC).

El objetivo es, explicó la investigadora del Departamento de Ciencias Computacionales, realizar aplicaciones de control inteligente en sistemas biomédicos, en particular con la regulación de la glucosa en enfermos diabéticos. “La expectativa a largo plazo es proveer una mejor calidad de vida a los pacientes con diabetes”.

Dijo que la investigación está en las etapas iniciales del proyecto, trabajan en algoritmos de simulación en pacientes virtuales, y lo que hacen es diseñar algoritmos que realizan el control de la glucosa. “La idea es que esto en un futuro se pueda llevar a un chip y se inserte en algunas bombas comerciales de insulina que ya existen”, explicó.

Las bombas de insulina son dispositivos que ayudan a los pacientes a controlar automáticamente los niveles de esta hormona en la sangre, proporcionándoles un sustituto éndocrino. Utilizando la teoría del control y la inteligencia artificial este grupo de trabajo busca eficientar y mejorar esta tecnología ya existente.

Lo anterior se hace a partir de la programación en computadora de las ecuaciones que están modelando las distintas etapas del proceso. Se utilizan los datos que provienen de pacientes reales en pacientes virtuales, y es ahí donde probamos los controladores de glucosa.

La siguiente etapa es llevar la aplicación a sistemas reconfigurables en hardware (parte tangible de un sistema informático), proceso que se denomina in silico (hecho por computadora o vía simulación computacional).

Sistemas biológicos y teorías de sistemas

Para la doctora en ciencias con especialidad en ingeniería eléctrica, desde el punto de vista de las teorías de sistemas, los de naturaleza biológica representan un reto muy importante porque son sumamente complejos. “Tienen un alto nivel de incertidumbre con aspectos que no podemos predecir o modelar matemáticamente y la inteligencia artificial ayuda a manejar esta gran indeterminación”.

La investigadora describió que en el trabajo con sistemas biológicos, como el cuerpo humano, se presenta una gran cantidad de complicaciones. Entre éstas se encuentra la complejidad misma del sistema, porque al tratar de controlarlo se afectan a otros.

A lo anterior se debe añadir que existen variables que no se pueden medir y otras que sencillamente no son cuantitativas, y que al no poderse cuantificar tampoco se pueden modelar, pero sí van a afectar el comportamiento del sistema. Por ejemplo, en el control de glucosa tienen impacto el nivel de estrés y la cantidad de ejercicio según la persona.

La aplicación en modelos biológicos sería otra etapa del proyecto donde se necesitaría colaborar con equipos médicos por los permisos y protocolos que se requieren.

Financiamiento

Para Alma Alanís el principal desafío de la investigación en general en México es el financiamiento. “Existen recursos para ciencia básica que es la parte que llevamos a cabo, pero para la investigación aplicada, es decir, para transformarlo en un prototipo real que se pueda manufacturar en México, es un reto muy grande, lamentablemente hay muy poca inversión de las empresas hacia la investigación”.

El trabajo que realiza la investigadora se encuentra en sus etapas iniciales y pasar a su aplicación dependerá del financiamiento. “Esperaría que en unos tres años ya contemos con un financiamiento adecuado y podamos llegar a tener un prototipo que sea funcional”.

Mencionó que apoyos como la Beca L’Oréal-UNESCO-AMC de la que fue ganadora en la edición del 2013, resultan fundamentales, en su caso porque la utilizará para el desarrollo de la propia investigación, la compra de equipos, divulgación y publicaciones.

Agregó que su labor puede ser rentable a largo plazo y expuso que la parte más complicada en cuanto a etapas del desarrollo del producto serán la aprobación médica, el desarrollo de experimentos con médicos y que pueda llevarse a cabo un protocolo formal como lo solicita el sector salud.

Alma Alanís García recibirá la beca y un reconocimiento a su trabajo científico en una ceremonia que se realizará el próximo lunes 3 de noviembre en el Museo Nacional de Antropología.

Miriam Montserrat Gómez Mancera.

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