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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/5996
Título : | Laboratorio virtual para la simulación de pruebas in vitro de biomateriales con aplicaciones en la regeneración ósea para el mejoramiento de la enseñanza en el nivel superior |
Autor : | OLIVARES PINTO, ULISES |
Fecha de publicación : | 2018 |
Resumen : | En la actualidad la necesidad de mejorar la calidad de vida, así como la búsqueda de nuevas alternativas para la solución de problemas de tejidos óseos, llevo al origen de usar biomateriales, sin embargo el uso de estos materiales se remontan desde hace varios siglos, y un claro ejemplo es la civilización de los mayas, en donde formaban dientes de nácar hechos de conchas de mar. En el área de la ciencia de los materiales, en particular, en la de los biomateriales tienen un campo con múltiples aplicaciones para sustituir ya sea de forma temporal o permanente las funciones de un órgano o tejido; pero es complicado presentar de forma visual y práctica a los alumnos la cantidad de variables que se pueden modificar en un biomaterial, desde la composición hasta los daños y consecuencias que puede ocurrir en un ser humano si no se lleva a cabo un protocolo con ética y con los cocimientos adecuados; debido a que el protocolo esta formado por tres etapas: síntesis, ensayos in vitro e in vivo, en donde las últimas dos etapas son difíciles de realizar con los alumnos en un laboratorio convencional, debido a que se necesitan tener varias líneas celulares, modelos animales además de reactivos, equipos, condiciones adecuadas y por su puesto personal capacitado con múltiples áreas del conocimiento; y aunque se pudiera realizar llevaría demasiado tiempo, inversión económica y el uso de modelos animales que en la actualidad se basan en normas y estándares internacionales en donde se tienen que sacrificar al animal aunque la prueba muestre resultados satisfactorios. En este proyecto se propone realizar un laboratorio virtual mediante la simulación variables in vitro de biomateriales, donde el alumno pueda modificarlas de forma segura y sin dañar la integridad propia o la de algún ser vivo, relacionando el aprendizaje teórico con el práctico, en un tiempo menor generando un vínculo con el conocimiento adquirido durante la clase e incluso posteriormente de forma autodidacta. |
URI : | http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5996 |
metadata.dc.contributor.responsible: | OLIVARES PINTO, ULISES |
metadata.dc.coverage.temporal: | 2018-2019 |
metadata.dcterms.educationLevel.SEP: | Licenciatura |
metadata.dc.description.objective: | Se espera completar los objetivos listados a continuación: 1. Diseñar, desarrollar y validar el laboratorio virtual para poder llevar acabo la simulación de prácticas in vitro de biomateriales. 2. Elaborar y publicar manuales de normatividad y procedimientos de para la elaboración del laboratorio virtual. 3. Diseñar, organizar e impartir un curso a profesores y alumnos de las licenciaturas afines al laboratorio virtual. 4. Elaborar y publicar un artículo científico sobre los resultados obtenidos del laboratorio virtual. 5. Evaluar el diseño y calidad de los productos generados con base a la opinión de los usuarios. 6. Presentar los resultados obtenidos en eventos científicos. 7. Publicar las actividades del laboratorio virtual y hacerlas disponibles en la RUA. |
metadata.dc.description.hypothesis: | El uso de las nuevas tecnologías de información permitirán a los alumnos mejorar el proceso de aprendizaje significativo, debido a un mejor entendimiento de los conocimientos teóricos, ya que aporta información concreta y práctica sobre el tema de los biomateriales y la simulación de la interacción con tejidos biológicos, mejorando la tasa de aprobación de los alumnos mediante la motivación del uso de nuevas estrategias, y modificando el método tradicional de aprendizaje, además de mostrar una alternativa creativa, moderna y económica para la Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad Morelia, tanto en el modelo presencial, a distancia y promoverá un aprendizaje autodidacta siendo una herramienta más para la formación de profesionistas de calidad. |
metadata.dc.description.strategies: | La instrumentación de nuevos protocolos de prácticas se pretende que consistan en:
1.A partir de los valores obtenidos de la simulación de fluido corporal (SBF) en contacto con el biomaterial hecho experimentalmente en un laboratorio real, seleccionar los casos de estudio que se simularán en el laboratorio virtual para implementar el análisis de las variables de temperatura, concentración y pH con respecto al tiempo.
2.Diseñar y desarrollar el mejor método para la simulación in vitro de las variables de temperatura, concentración y pH de biomateriales para la regeneración ósea.
3.Utilizar los valores encontrados en la experimentación real para compararlos con los obtenidos en el laboratorio virtual, hacer validación y refinamiento de los modelos computacionales.
Es importante resaltar que se dará un curso a profesores y alumnos sobre los resultados de las técnicas y conocimientos implicados en el protocolo de la simulación de biomateriales para capacitarlos y puedan implementarla el laboratorio virtual como herramienta del aprendizaje.
LA ELABORACIÓN DE MANUALES SE HARÁ COMO SE INDICA A CONTINUACIÓN:
1.Búsqueda en el estado del arte sobre información que pueda ser de utilidad en la elaboración del laboratorio virtual.
2.Seleccionar las técnicas para la simulación de las variables in vitro de los biomateriales.
3.Se diseñará y desarrollarla el protocolo del laboratorio virtual.
4.Análisis y discusión de resultados obtenidos.
5.Obtención del manual siguiendo los pasos que se enumeran a continuación:
-Carátula
-Índice
-Presentación
-Prácticas
o Objetivo
o Introducción
o Material
o Equipo
o Método
o Autoevaluación
o Fuentes de información
6.Revisión por profesores y alumnos
PARA LA OBTENCIÓN DE LOS VALORES EXPERIMENTALES DE TEMPERATURA, TIEMPO, CONCENTRACIÓN Y PH SE HARÁN DE ACUERDO A LOS PROTOCOLOS QUE SE INDICAN EL ESTADO DEL ARTE.
1.Búsqueda de información en bases de datos científicas (Elsevier, Springerlink, PubMed, etc.)
2.Seleccionar la información del estado del arte para implementar en el laboratorio virtual.
3.Diseñar y desarrollar por medio de algoritmos y técnicas la simulación in vitro de las variables previamente indicadas en contacto con biomateriales.
4.Evaluación de de los resultados encontrados con los obtenidos en el laboratorio real.
5.Escritura del protocolo
6.Revisión del protocolo con profesores y alumnos
PARA LA IMPARTICIÓN DE CURSO SE LLEVARÁ ACABO EL SIGUIENTE PROCEDIMIENTO:
1.Elaboración del contenido
2.Selección del material
3.Registro de la actividad académica
4.Difusión
5.Implementación
6.Evaluación
7.Elaboración de informe Mejorar la calidad educativa mediante la implementación del laboratorio virtual para la simulación de pruebas in vitro de biomateriales para aplicaciones en regeneración ósea, fomentando la vinculación teórica con práctica a través del uso de nuevas tecnologías, la elaboración y publicación de materiales educativos, la impartición de un curso para profesores y alumnos. |
metadata.dc.description.goals: | Meta 1: Fue posible completar satisfactoriamente la creación de un manual de usuario, donde se explica de forma detallada el funcionamiento del sistema. De la misma forma, se describen los distintos componentes de proyectos de investigación y prácticas de laboratorio. Finalmente, este manual servirá com una guía tanto para profesores como para estudiantes y usuarios en general del Laboratorio Virtual. Meta 2: Se completo en su totalidad la creación de un manual de configuración en el cual se incluyen: requerimientos de la plataforma (librerías, bases de datos, etc.), especificaciones técnicas del servidor que aloja la página, así como procedimientos de configuración e instalación del Laboratorio Virtual utilizando el framework de PHP Laravel. Meta 3: Se concluyó con la construcción de una plataforma web a través de la cual se pueden vincular prácticas de laboratorio con proyectos de investigación en el área de biomateriales. Esta plataforma puede ser accedida a través del dominio www.biomat.unam.mx. Meta 4: Se incluyó en cada práctica de laboratorio una sección para la incorporación de encuestas: 1. Evaluación del contenido de la práctica 2. Retroalimentación sobre el contenido de la práctica y usabilidad del sistema. Meta 5: Las prácticas contenidas en el laboratorio virtual están estructuradas con la finalidad de que los estudiantes puedan validar los resultados obtenidos en la práctica con los resultados contenidos en la plataforma. Meta 6: Se brindó una conferencia titulada “Los biomateriales cerámicos y sus aplicaciones en ingeniería de tejidos” en la cual se difundió el laboratorio virtual y se realizó demostración del potencial de la plataforma con fines educativos. Meta 7: Fue posible concluir cuatro tesis de licenciatura con agradecimientos al proyecto. Esbeidy Eveline Godinez Gamiño. Andrés Vargas Solano. Rodrigo Vázquez Rodríguez. Josué René Orozco Baeza. Meta 8: Se logró obtener biomateriales de fosfatos de calcio, destacando: fabricación por fusión y temple de vidrio bioactivo base fosfato dopados con zirconia en cantidades variables, así como la síntesis de fosfato tricálcico, y manufactura de andamios porosos. Meta 9: La evaluación in vitro utilizando fluidos corporal simulado (SBF) se hizo en andamios porosos hechos de mezclas de vidrio bioactivo y fosfatos tricalcicos. Se evaluó con saliva artificial (SA) en cementos de fosfatos de calcio. En ambos biomateriales se analizó el efecto del pH, temperatura y formación de hidroxiapatita en función del tiempo de inmersión (3, 7 y 14 días) en SBF y en SA. Meta 10: La validación de los resultados contenidos en la plataforma se realizó a través de estudios de caracterización física, química, estructural e in vitro de varios biomateriales de fosfatos de calcio antes y después de ser evaluados in vitro, empleando las técnicas de difracción de rayos X (DRX), entre otros; por medio de los cuales fue posible asegurar que los resultados son confiables y válidos. |
metadata.dc.description.selfAssessment: | En el presente proyecto fue posible la creación de una plataforma web, donde es importante resaltar que la síntesis, fabricación y caracterización de los biomateriales fue crucial para llevar a cabo dicho proyecto. La evaluación de características físicas, químicas y estructurales de la fabricación de vidrio bioactivo dopado con zirconia en cantidades variables, síntesis de fosfato tricálcico fase beta y fabricación de andamios porosos con mezclas de vidrio bioactivo y fosfato tricálcico se hizo por medio de difracción de rayos X. Por otro lado, el microscopio electrónico de barrido permitió observar morfología de tamaño de partícula del vidrio bioactivo, fosfato tricálcico, así como la geometría, tamaño y forma de los poros antes de ser sumergido en fluidos simulados de los andamios porosos; además de la modificación de la superficie como consecuencia de la precipitación de la nueva fase de hidroxiapatita en los andamios porosos después de ser sumergidos en fluido corporal simulado y saliva artificial; de forma complementaria se usó el análisis de espectrometría de dispersión de energía de rayos X, para determinar las variaciones de calcio y fósforo en las muestras, para así evaluar la formación de la fase de hidroxiapatita después de ser sumergido en fluidos simulados corporales. Los autores del proyecto agradecemos por el apoyo de financiamiento del proyecto UNAM-DGAPA-PAPIME PE104318, en los productos resultado de esta investigación, plasmados en los productos obtenidos, entre los que destacan: un artículo publicado en una revista en el JCR y tres artículos sometidos en revistas JCR. Finalmente, todos los resultados obtenidos de forma práctica en un laboratorio físico, se plasmaron en cada uno de los proyectos de la página web que está formado por las prácticas en tres áreas: síntesis, fabricación e in vitro. Se suma además, como proceso de autoevaluación el hecho de poder repetir cada uno de los procesos experimentales obtenidos en el presente proyecto, debido a que se podrían repetir los procesos de fabricación y síntesis de los fosfatos de calcio en físico de forma exitosa; debido a que se indicó en cada práctica, los materiales, precursores, equipos y condiciones de desarrollo experimental paso a paso para que sea replicable y así el profesor pueda tener la información como herramienta visual, o como práctica para llevar a cabo de forma experimental. |
metadata.dc.description.goalsAchieved: | EN EL PRIMER AÑO, Se pretende obtener los siguientes productos: 1. Elaboración de un manual de usuario, que se publicará como entregable en la Red Universitaria de Aprendizaje (RUA) de la UNAM. 2. Elaboración de un manual de configuración donde se incluirán todas las especificaciones técnicas, configuraciones, requerimientos y procedimientos para la configuración del laboratorio virtual. Se publicará com entregable en la RUA. 3. Elaboración de plataforma web que contendrá el laboratorio virtual y publicación de la misma en la RUA. 4. Elaboración de encuestas para obtener retroalimentación sobre la usabilidad del laboratorio virtual. 5. Se espera realizar un análisis comparativo entre el laboratorio virtual y las pruebas experimentales en un laboratorio real y se estos resultados se utilizarán como mecanismos de validación y refinamiento del laboratorio virtual. 6. Se espera haber capacitado al personal docente y estudiantes afines al área del laboratorio virtual. 7. Se espera haber formado o tener en proceso de formación a dos estudiantes de nivel licenciatura. 8. Se espera tener los biomateriales de fosfato tricálcico dopados con zirconia. 9. Se pretende que los biomateriales se evalúen en simulación de fluido corporal en función del tiempo y analizar el efecto de las variables de temperatura, pH y concentración. 10. Validar los resultados obtenidos por medio de la experimentación real con respecto a los valores obtenidos en el laboratorio virtual. |
metadata.dcterms.provenance: | Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad Morelia |
metadata.dc.subject.DGAPA: | Ingenierías |
metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías |
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