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.

CIC nanoGUNE ha lanzado la convocatoria del Programa de Prácticas de Verano que organiza anualmente; ofrece a estudiantes de la universidad la oportunidad de conocer de primera mano la actividad de un centro de investigación de referencia a nivel mundial.

Andreas Seifert, Profesor Ikerbasque en nanoGUNE ha inaugurado la Conferencia Internacional sobre MEMS Ópticos y Nanofotónica (International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics – OMN 2024), que reúne a expertos y expertas mundiales en el campo de la óptica y la nanofotónica. 

Esta tecnología disruptiva nace de una necesidad de la práctica clínica diaria identificada por profesionales médicos de Osakidetza vinculados al IIS Biogipuzkoa, Instituto de investigación del sistema sanitario de Euskadi, que dio lugar a una colaboración con nanoGUNE, que busca encontrar una solución para mejorar la monitorización de las constantes vitales de los bebés -incluida la asfixia perinatal o falta de oxígeno- durante el parto.

Las becas serán de 3.000€ para todo el periodo del máster y no serán compatibles con otras ayudas o fondos que cubran el mismo fin. Los interesados deberán estar pre-inscritos y aceptados en los másteres mencionados para poder optar a estas ayudas. Los candidatos encontrarán toda la información sobre la oferta de proyectos de máster y el proceso para solicitar la beca siguiendo este enlace.

Además de las becas, nanoGUNE ofrece a los estudiantes de máster, de cualquier titulación de máster oficial, la posibilidad de desarrollar la tesis de máster dentro de uno de sus grupos de investigación.

“En colaboración con socios clínicos, debemos desarrollar nuevas herramientas de diagnóstico, sobre todo para las enfermedades más extendidas como son las enfermedades cardiovasculares, el cáncer o las enfermedades neurodegenerativas”, explica Andreas Seifert, líder del Grupo de Nanoingeniería de nanoGUNE. El investigador cuenta con más de 15 años de experiencia en óptica e ingeniería biomédica. En su grupo de la Universidad de Freiburg, en Alemania, el Dr. Seifert trabajó en sistemas sensores implantables, novedosas sondas multimodales miniaturizadas y herramientas de diagnóstico para cirugía mínimamente invasiva. Tomando como base este conocimiento, las líneas de investigación que va a seguir en nanoGUNE van a continuar en este campo, con el objetivo de abrir nuevas oportunidades diagnósticas y terapéuticas. “Estos novedosos microsistemas, basados en nanotecnología, van a abrir nuevas oportunidades de diagnóstico, como, por ejemplo: monitorización continua a largo plazo de pacientes con alto riesgo cardiovascular durante la rutina diaria, mediante implantes inteligentes; detección temprana de cáncer sin realizar agotadoras biopsias, mediante la detección de exosomas —nanopartículas biológicas— en líquidos corporales; o diferenciación de tejidos en estrechos conductos corporales, utilizando microsondas ópticas integradas en dispositivos endoscópicos flexibles”, añade Seifert.

Una de las líneas de investigación que Seifert quiere ampliar en nanoGUNE está centrada en el campo de los exosomas, vesículas derivadas de las células de dimensiones de varias decenas de nanometros. “Debido a que los exosomas contienen la marca de la célula de origen, y migran a través del cuerpo y pueden encontrarse en cualquiera de los fluidos corporales, una fiable detección de exosomas resulta ser de gran potencial en el diagnóstico del cancer, las enfermedades infecciosas y enfermedades degenerativas del sistema nervioso”, explica Seifert. Por tanto, en colaboración con socios clínicos y centros de investigación biomédicos, tienen el objetivo de desarrollar nuevos métodos de detección óptica para exosomas.

Laboratorio de óptica

El Grupo de Nanoingeniería está preparando un laboratorio de última generación de metrología óptica y servicios de fabricación para materia sólida y blanda. La innovación de los nuevos dispositivos y métodos que serán desarrollados tomará como base la micro y nanotecnología con diminutas estructuras de dimensiones nanométricas (una millonésima de milímetro). Para analizar estas microestructuras ultrapequeñas han adquirido un nuevo perfilómetro óptico 3D interferométrico, que complementa a la perfección tanto la investigación estructural como la morfológica mediante microscopía de fuerza atómica, disponible en otros grupos de nanoGUNE. Este perfilómetro óptico es capaz de captar la imagen de pequeñas áreas de la muestra a testear, con una resolución a nivel atómica.

El laboratorio estará equipado, a su vez, con un microscopio óptico de última generación. Las muestras transparentes, células en líquidos o algunas otras muestras biológicas pueden no ser caracterizadas debidamente utilizando métodos ópticos, porque el color o la absorbancia de luz es similar para todos los constituyentes y, por tanto, no existe ninguna diferencia de contraste entre las diferentes partículas o células y su entorno. En muchos casos, estas muestras deben de ser teñidas para conseguir algo de contraste o visibilidad. Con este nuevo microscopio, sin embargo, se podrá analizar muestras con bajo contraste sin tinción alguna.

Andreas Seifert

Andreas Seifert es profesor de investigación Ikerbasque y líder del Grupo de Nanoingeniería de nanoGUNE. Estudió Ciencias Físicas, e hizo su doctorado en emisión de rayos X inducida por haz de electrones, en la Universidad de Freiburg, en Alemania. Entre 1998 y 2007, estuvo trabajando en la industria óptica en Carl Zeiss (Alemania), la empresa líder mundial en óptica de última generación. Dirigió varios proyectos en litografía EUV (ultravioleta extremo), y estuvo al cargo de componentes ópticos científicos, como el sincrotrón y la óptica espacial. Entre 2007 y 2015, ha dirigido el grupo del Departamento de Ingeniería de Microsistemas en la Universidad de Freiburg. Sus líneas de investigación abarcaron microsistemas biomédicos y ópticos, enfocados a la monitorización cardiovascular y la diferenciación de tejidos.

CIC nanoGUNE

El Centro de Investigación Cooperativa (CIC) nanoGUNE, situado en Donostia-San Sebastián, es un centro de investigación creado con la misión de llevar a cabo investigación de excelencia en nanociencia y nanotecnología, con el objetivo de incrementar la competitividad empresarial y el crecimiento económico del País Vasco. www.nanogune.eu

NanoGUNE acaba de lanzar su convocatoria del Programa de Prácticas de Verano que organiza cada año.

Este año, ofrecemos 13 proyectos para estudiantes universitarios de 3º y 4º de Física, Química, Biología, Ingeniería y Matemáticas. Los estudiantes tendrá la oportunidad de conocer de cerca la actividad que se lleva a cabo en un centro de investigación puntero durante un mes y medio o dos meses en verano. Esta experiencia hace posible que que los jóvenes colaboren con investigadores de nanoGUNE en sus proyectos de investigación, en campos tan diversos como el nanomagnetismo, el autoensamblado, la nanobiomecánica, los nanodispositivos, los nanomateriales, la nanoimagen y la nanoingeniería.

Puede consultarse toda la información sobre estos proyectos, horarios, remuneración, etc., en la siguiente dirección: https://www.nanogune.eu/es/practicas-de-verano

Los interesados en participar en el proceso de selección deben enviar un correo electrónico a la dirección que figura en la página web antes del 5 de febrero, con su expediente académico y su curriculum vitae. Los alumnos seleccionados serán entrevistados el 17 o el 24 de febrero.

El martes, 19 de junio, recibimos a 11 estudiantes que van a realizar las prácticas en nanoGUNE este verano. El director del centro, Jose M. Pitarke les dio la bienvenida con una breve charla sobre el recorrido de nanoGUNE, a la que también acudieron las investigadoras e investigadores que dirigirán sus proyectos.

Los 11 estudiantes vienen de diferentes universidades, entre las que están la Universidad Pública del País Vasco (UPV/EHU), Tecnun, la Universidad de Barcelona (UB) y la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB). El programa de prácticas de verano de NanoGUNE les ofrece una experiencia real para que puedan conocer en qué consiste el trabajo de investigación y poder así decidir mejor sobre su futuro profesional.

El grupo de estudiantes colaborará y aprenderá en los diferentes grupos de investigación de nanoGUNE, como por ejemplo el de nanoóptica, nanodispositivos o nanomagnetismo. Durante dos meses, llevarán a cabo un proyecto siguiendo las técnicas y anotaciones de los investigadores de sus grupos.

Algunos de ellos comenzaron las prácticas a principios de mes y cuentan que, desde el principio, han estado muy involucrados en el trabajo de grupo. “La verdad es que hemos empezado muy de golpe, el primer día me llevaron ya al laboratorio”, comenta Amaia Ochandorena, estudiante de Bioquímica y Biología Molecular de la UPV/EHU.

Todos los estudiantes conocían CIC nanoGUNE de antemano y destacaron que, “es un centro de investigación importante” que “ofrece o trabaja con temas de mucho interés”.

Tanto a estos como a estudiantes de grado en general, nanoGUNE les ofrece la posibilidad de entrar en contacto con el centro para la realización de Trabajos Fin de Grado (TFG) o Trabajo Fin de Máster (TFM), para los que además publica una convocatoria de ayudas todos los años.

“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.

A través de este programa, el centro vasco de investicación en nanociencia acogerá este verano en torno a diez nuevos estudiantes de 3º y 4º curso de Física, Química, Biología e Ingeniería. Durante un periodo de mes y medio o dos meses, los jóvenes colaborarán con investigadores de nanoGUNE en sus proyectos de investigación, en temas como los fenómenos de electrón/espín y magnetismo, óptica en la nanoescala, materiales en la nanoescala y nanobioingeniería, entre otros.

Los estudiantes interesados deben presentar su solicitud online para participar en el programa de prácticas de verano en la página web de nanoGUNE, y la fecha límite para hacerlo es el 16 de febrero. Toda la información relativa a la convocatoria está disponible en la página web de nanoGUNE (www.nanogune.eu)