Óptica

Óptica Biomédica

El laboratorio de Óptica Biomédica, LOB, inicia sus actividades en 2006 después de que la Coordinación de Óptica determina que su área estratégica será la Biofotónica.

 

Los integrantes de este grupo de investigación son:

Dr. Jorge Castro Ramos (responsable de laboratorio)
 

Objetivo estratégico del proyecto:

Realizar investigaciones teóricas y experimentales de la interacción de la radiación óptica con los tejidos biológicos, incluyendo tanto el estudio de muestras ex-vivo de tejidos humanos como investigaciones in-vivo en pacientes para establecer metodologías propias de diagnostico y de nuevas terapias basadas en el uso del láser y la radiación óptica en general.

 

Justificación del proyecto:

De entre los objetivos prioritarios de todos los países, en particular de México, destaca la búsqueda de soluciones a los problemas de salud, por esto, una de las áreas prioritarias del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, INAOE, es la Óptica Biomédica, dentro de la cual está incluida la Óptica Médica, con el objetivo estratégico de colaborar en la solución de los problemas de salud de la sociedad mexicana.

El objetivo estratégico de este proyecto corresponde completamente con la búsqueda de soluciones a los problemas de salud de la población. Adicionalmente, este proyecto impulsara la integración del INAOE con instituciones de educación superior y organismos no gubernamentales ya que el proyecto se desarrollara en colaboración con el Hospital Universitario, HU, de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, con el Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía “Manuel Velazco Suárez” y con el Centro de Estudios y Prevención del Cáncer, CEPREC. Se impulsara también la formación de doctores y maestros en ciencias que fortalezcan los cuerpos académicos de los Centros Públicos de Investigación y de las Instituciones de Educación Superior, estos recursos humanos podrán integrarse como profesores de alto nivel en las universidades y en clínicas y hospitales para coadyuvar en la búsqueda de un mejor nivel de vida de la población mexicana. Desde luego que los resultados de la investigación en este proyecto serán transferidos a organismos de la sociedad civil y gubernamental y en su caso a empresas que fabriquen y comercialicen el instrumental y equipamiento que resulte de esta investigación.

El diagnóstico y tratamiento de lesiones mediante la aplicación de métodos ópticos es un campo de investigación que está en pleno desarrollo. Se destaca principalmente el estudio de las propiedades ópticas de los tejidos humanos con vista a optimizar estos métodos. Este proyecto tiene por objetivo fomentar las investigaciones básicas y teóricas de la interacción de la radiación óptica con los tejidos biológicos, incluyendo tanto el estudio de muestras ex-vivo de tejidos humanos como las investigaciones in-vivo con pacientes. Especial atención se le destinara a los fenómenos de espectroscopia de la reflexión difusa y la auto fluorescencia de los tejidos en el rango UVA-visible-IR cercano del espectro electromagnético. Estos dos fenómenos se estudiaran empleando equipamiento óptico moderno para la adquisición y el registro de los espectros ópticos, así como para la adquisición y procesamiento de imágenes fluorescentes e infrarrojas. Adicionalmente, en los hospitales participantes se realizaran los estudios tradicionales a los mismos pacientes para establecer correlaciones y niveles de confianza de los resultados de esta investigación

 

Problemática a Resolver:

El proyecto resolverá problemas de salud pública, en particular en la detección de cáncer de la piel, cáncer cervico -uterino, así como en la evaluación de los niveles de bilirrubina en neonatos. Estos problemas de salud pública son resueltos, en la actualidad, con técnicas invasivas cuyo tiempo de diagnostico es largo, pues casi todas ellas requieren un estudio patológico de muestras de los tejidos de la piel. Esta toma de muestras es un proceso invasivo y en algunos casos produce dolor y sangrado. También se ha reportado una mezcla en las tomas de las muestras de distintos pacientes, debido a la cantidad de estudios que se realizan, en consecuencia se obtiene un mal diagnostico, que en el mejor de los casos, conlleva a realizar de nuevo el estudio. Adicionalmente, con los procedimientos de diagnostico actuales no es posible detectar células cancerosas en las etapas tempranas de la enfermedad. Por lo anterior, en este proyecto se plantea diseñar metodologías que permitan el diagnostico con mediciones in-vivo no invasivas y sin efectos secundarios que permitan diagnósticos de manera casi inmediata, y lo más importante, que permita detectar las células anormales en la etapa en la que las terapias son altamente eficientes.

 

Alternativa de Solución:

El análisis de la interacción de la luz y los tejidos biológicos, es un alternativa para el diagnostico de tejidos anómalos. Las herramientas para realizar dicho diagnostico son la espectroscopia de reflexión difusa y la espectroscopia de auto-fluorescencia, que nos brindan información a través de la luz reflejada por los tejidos bajo estudio, en función de la luz utilizada para iluminar dichas muestras. Usando espectroscopia en la banda del ultravioleta al infrarrojo cercano se pueden distinguir células sanas de células enfermas permitiendo diagnosticar la presencia de células cancerosas, igualmente a distintos niveles de bilirrubina en la sangre le corresponden distintos espectros luminosos permitiéndose la evaluación de estos niveles de bilirrubina. Debido a que los tejidos biológicos presentan el fenómeno fluorescencia, se dicen que fluorecen; y lo hacen de manera distinta cuando están sanos y cuando existen células cancerosas. Este hecho permite diagnosticar la presencia de cáncer cervico-uterino, tejido canceroso de piel, niveles fuera del rango normal de bilirrubina, etc. Para todos los casos planteados se propone desarrollarse la instrumentación y equipamiento necesarios, así como los algoritmos y metodologías de diagnostico y proponer una alternativa al diagnostico de tejido anómalos. Si bien es cierto que en la actualidad existen equipos comerciales que realizan este tipo de mediciones, espectrógrafos, espectrómetros, etc., estos no están diseñados ex profeso para este tipo de aplicaciones, así que el proyecto contempla usar las bondades de los equipos que se adquieran con las ideas y desarrollos hasta ahora realizados en este campo para tener un prototipo funcional cuyo software sea propio y con los equipos comerciales adquiridos permita generar un nuevo producto, de una mayor plusvalía y con la ventaja de poseer el know-how del nuevo instrumento. Por lo anterior, tiene una relevancia fundamental la adquisición de los equipos solicitados en este proyecto para llegar a buen fin del mismo.

 

Metas del proyecto:

1. Establecer modelos ópticos de la interacción de la radiación óptica con los tejidos biológicos.
2. Establecer una técnica para medir el nivel de bilirrubina en neonatos.
3. Diseñar una metodología para diagnosticar cáncer cervico-uterino.
4. Desarrollar un método de calibración de imágenes para distintas cámaras y monitores.

 

Impacto del proyecto.

1. Formación de recursos humanos a nivel de doctorado.
2. Integración del INAOE con la BUAP a través de su Hospital Universitario.
3. Transferencia de los resultados de investigación al HU.
4. Vinculación con organismos de la sociedad civil y empresas, como el CEPREC, con transferencia de resultados de investigación.

 

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