En todo el mundo, el número de muertes de recién nacidos asciende a 4 millones, de las cuales el 23 % son causadas por asfixia perinatal. La decisión de realizar una cesárea se basa principalmente en un análisis invasivo de pH y lactato en sangre que se realiza mediante una muestra de sangre del cuero cabelludo del feto durante el parto. El método que se utiliza en la actualidad funciona de forma discontinua y requiere de un tiempo de medición excesivamente alto, por lo que se producen un número considerable de fallos. La tasa de cesáreas es considerablemente alta, mientras que el número de resultados neonatales adversos permanece inalterado. A pesar de la recomendación de la Organización Mundial de la Salud (OMS) de no superar la tasa del 15 % de cortes por cesárea, el promedio mundial se sitúa en torno al 22 %, llegando incluso al 40 % en varios países. La OMS también afirma que las tasas de cesáreas superiores al 10 % no están asociadas a reducciones en las tasas de mortalidad materna y neonatal, sino todo lo contrario.

"Nuestra tecnología se basa en la combinación de la espectroscopia Raman, equipada con sondas específicas para cada aplicación, y algoritmos multiparamétricos de aprendizaje de máquinas que tienen en cuenta la imagen sistémica de las variaciones o anomalías fisiológicas, en comparación con la tecnología actual, en el que un único parámetro, como el pH o el lactato, sirve de base para la toma de decisiones", explica Andreas Seifert, responsable del grupo de Nanoingeniería de nanoGUNE . "La espectroscopia Raman es un método de espectroscopia vibratoria muy específico -continúa- y puede detectar cambios de parámetros bioquímicos directa o indirectamente. Utilizando el aprendizaje por máquina y considerando la totalidad de los cambios bioquímicos, resulta una clasificación mucho más sensible y estable de los estados patológicos y la predicción de parámetros específicos asociados a la asfixia perinatal". "Con nuestra tecnología -añade Andreas Seifert- se podrían minimizar las cesáreas y los riesgos para la salud durante el parto, junto con los costes administrativos asociados y las implicaciones sociales y legales".

Ion Olaetxea, cuya tesis doctoral se enmarca en el desarrollo del proyecto, pone énfasis en las características innovadoras y distintivas de la tecnología: "No encontramos competidores directos. La vigilancia no invasiva, en tiempo real y continua nos proporciona una ventaja competitiva tangible que nos permite diferenciarnos de los métodos de diagnóstico actuales".

La idea de la vigilancia del riesgo perinatal nació en un proyecto conjunto en curso, que comenzó en 2017, con el Instituto Vasco de Investigación Sanitaria Biodonostia y en el que participa un equipo multidisciplinar de físicos, biólogos, químicos, ingenieros biomédicos y obstetras. El plan de trabajo incluye el desarrollo de un dispositivo óptico y un software específico para el análisis de datos; además, los experimentos sistemáticos in vivo e in vitro complementan el desarrollo. Como afirma Ainara García, responsable de Transferencia de Tecnología de nanoGUNE, "la tecnología está ahora protegida mediante una solicitud de patente y presenta un buen nivel de preparación, lo que la hace atractiva para los inversores privados". "Estamos recibiendo llamadas de interés de capitales de riesgo que se sienten atraídos por nuestra tecnología", añade. Además, "la tecnología ha sido premiada en la fase 1 del programa BBK Venture Philanthropy -el programa BBK Venture Philanthropy tiene como objetivo promover el espíritu emprendedor y la inversión con impacto social y medioambiental en Bizkaia- y demuestra que el mercado está preparado para absorber alternativas a los métodos convencionales", explica García. "Tanto las madres como los bebés se beneficiarán directamente durante el parto de nuestros desarrollos" destaca la responsable de Transferencia de Tecnología de nanoGUNE.

"Además de su aplicación en la atención obstétrica, la tecnología tiene un alto potencial para muchas otras pautas de enfermedad, como por ejemplo la sepsis, la fatiga, el cáncer o las enfermedades infecciosas. Incluso en la industria de los artículos deportivos, en particular en los deportes de competición, vemos grandes posibilidades de aplicación", afirma Andreas Seifert. "Cambiando el diseño optomecánico de la sonda Raman y desarrollando nuevos modelos de clasificación y regresión, se pueden realizar soluciones específicas para cada aplicación", añade.

“La nanociencia y la nanotecnología son los grandes artífices de las auténticas transformaciones y están, y estarán, presentes en toda la cadena de valor de la industria. Por eso estar en la cresta de la ola en este ámbito es importante si queremos que nuestra industria sea competitiva en el futuro”, señala Ainara Garcia Gallastegui, responsable de Transferencia de Tecnología de nanoGUNE.

NanoGUNE, que compartirá stand con otros miembros de la alianza Basque Research and Technology Alliance (BRTA), exhibirá en este evento sus últimas tecnologías en impresión 3D y sistemas de detección. Por un lado, expondrá una innovadora tecnología recientemente protegida mediante solicitud de patente. Se trata de NovaSpider, un equipo de impresión 3D que es capaz de crear materiales compuestos por capas de membranas no tejidas de nanofibras orientadas aleatoriamente y de microfibras con orientación controlada con precisión.

Los campos de aplicación de las estructuras generadas por NovaSpider son variados y prometedores. El equipo permite diseñar materiales compuestos robustos, ligeros, porosos y con alta superficie específica a partir de nanofibras poliméricas cuya naturaleza, diámetro, aspecto y morfología puede modularse de forma sencilla y eficiente. Este tipo de estructuras despiertan gran interés en campos como la medicina regenerativa, donde se utilizan como andamiaje para la regeneración de tejidos, el sector biomédico, donde son funcionalizados y empleados en liberación controlada de fármacos y protección de heridas, y el sector de la energía, donde se estudia su papel como catalizador en supercondensadores.

A su vez, cabe destacar su aplicación en el sector textil, y de empaquetado, dónde se busca mejorar la conservación de alimentos y la sustitución de materiales plásticos por materiales biodegradables. El banco de muestras probadas hasta ahora es amplio; azúcares, proteínas, colágeno, gelatina, celulosa, etc. demostrando la alta versatilidad de la tecnología. Estos materiales, depositados sobre el cartón de empaquetado, ofrecen las propiedades barrera que el cartón necesita para su contacto con los alimentos. De esta forma, se pretende suplir la función que hasta ahora ofrecía el film plástico y sustituirlo por un recubrimiento completamente biodegradable.

El proyecto es fruto del trabajo realizado durante los últimos años por el Dr. Wiwat Nuansing, experto en electrospinning, y el ingeniero Javier Latasa, especializado en mecatrónica en el Grupo de Auto-Ensamblado liderado por Alexander Bittner, Investigador Ikerbasque en nanoGUNE. El apoyo de expertos de la industria de la impresión 3D ha posibilitado que el equipo cumpla con los más altos estándares e incluya los últimos avances tecnológicos del sector.

Por otro lado, una de las especializaciones de nanoGUNE son los sistemas de detección y monitorización. Muestra de ello es la contribución del Grupo de Nanoingeniería liderado por Andreas Seifert, Profesor de Investigación Ikerbasque, a la detección temprana del Alzheimer. La combinación de tecnologías fotónicas con el análisis multivariante que se desarrolla en nanoGUNE junto con los últimos avances en machine deep learning (aprendizaje automático) del grupo Computer Vision en Tecnalia dentro del marco de colaboración Elkartek (Gobierno Vasco) son un ejemplo claro de lo que se conoce como Industry 4.0. Actualmente los desarrollos se están enfocando a aplicaciones en el sector de biosalud como por ejemplo a la monitorización de parámetros fisiológicos, y en particular a dolencias provocadas por la falta de oxígeno, o a la tan necesitada detección temprana de Alzheimer. La investigación también abarca el sector industrial dónde los estudios se centran en el control de calidad de alimentos incluyendo la presencia de microplásticos, basados en la combinación de sistemas sensoriales y de detección y algoritmos matemáticos de aprendizaje.

Sobre Basque Industry 4.0

Basque Industry 4.0. es un evento donde compartir el conocimiento y las experiencias de todos los agentes públicos, privados y empresas, en torno a la Industria 4.0 y la Ciberseguridad. Este encuentro se focaliza en las herramientas TEIC como apoyo para optimizar los procesos industriales. Herramientas inteligentes de soporte al diseño, desarrollo, producción, logística y gestión integrada de la fabricación. Una mirada al futuro de la tecnología y la investigación.