Objetivos y Líneas de Trabajo

Objetivos y Líneas de Trabajo

El GIBIO es un grupo multidisciplinario donde intervienen físicos, bioingenieros, médicos e ingenieros. Por otro lado hay becarios alumnos y tesistas de grado y posgrado, fundamentalmente procedentes de UTN.BA. El grupo se desarrolla plenamente en el campo de la bioingeniería, fundamentalmente en lo relativo a la interacción salud-ingeniería. Entre sus líneas principales de I+D pueden mencionarse:

Modelado en Biomecánica y en Mecanobiología

Desarrollar el marco conceptual formal de la interacción fluido-estructura arterial, a partir de modelos matemáticos de la pared arterial, del contenido sanguíneo y de la interacción entre ambos. Asimismo, se incluirán modelos de los mecanismos de formación y crecimiento de ateromas, y se los integrará al modelo propuesto. Se simularán casos en geometrías reales, correspondientes a las de arterias principales (por ejemplo las coronarias, femorales y carótidas), donde se han observado perturbaciones de flujo secundario debido a altas curvaturas o recirculación en zonas de bifurcación o unión de arterias. Finalmente, se validarán los resultados del modelo contra resultados obtenidos en un banco de ensayo, a partir de técnicas de medición de ultra-resolución.

Ingeniería de Tejidos

Disciplina relacionada con la ingeniería biomédica, que utilizando conocimientos de mecánica, biología, fisiología y materiales trata de desarrollar reemplazos de tejidos vivos in vitro. Mediante el cultivo de tejidos, será posible el desarrollo de terapias novedosas que permitirán regenerar funciones a los tejidos (que por algún motivo patológico se han perdido), el reemplazo de segmentos arteriales dañados, de válvulas cardiacas homologas y un sinfín de aplicaciones que están por desarrollarse. La primera fase estará dedicada particularmente a la caracterización mecánica de sustitutos vasculares sintéticos.

Bioingeniería del Envejecimiento Humano (Aging)

La mayoría de los estudios sobre envejecimiento se encuentran enfocados sobre la presión arterial (PA). Pasados los 60 años, se observa una disminución sustancial de la presión diastólica así como un aumento en la presión sistólica, consecuencia de un incremento progresivo de la rigidez arterial. Esta pérdida de elasticidad, se refleja de manera directa en el incremento de la velocidad de propagación de las ondas pulsátiles de PA a lo largo de los conductos arteriales. Debe prestarse especial atención en que la medición del valor pulsátil de PA efectuada en sitios distales al músculo cardíaco (arterias braquial o femoral) “sobreestima” el valor presente a la salida del ventrículo izquierdo (presión central, PC), como consecuencia del incremento progresivo de RA desde la aorta hacia las arterias periféricas. La hemodinámica del envejecimiento será estudiada mediante la medición no invasiva mediante dispositivos “vestibles” (wereable systems) así como por modelos computacionales. En los últimos 50 años, el porcentaje de población mayor a 65 años se ha casi duplicado, siendo actualmente un sector que continúa en crecimiento. Esta porción de la población es la que más recursos clínicos demanda y, de continuar este ritmo, los centros de salud no estarían en condiciones de cubrir semejante demanda (sin contar el encarecimiento económico que esto produciría). Es por ello que el monitoreo remoto de variables tales como el ritmo cardíaco, la presión arterial, el gasto cardíaco, oxigenación sanguínea, son prácticas que podrían prevenir consecuencias graves como accidentes cerebrovasculares, ataques cardíacos, insuficiencias cardíacas/renales y aneurismas arteriales, permitiendo así el ahorro en recursos clínicos, económicos y, sobre todo, la mejora en la calidad de vida de los individuos.

Tecnologías de Apoyo a la Vida

Se centra en la creación y promoción de nuevas ideas, métodos y soluciones tecnológicas en todos los aspectos de la cadena de valor de las organizaciones en el campo de la Prevención, Predicción y Promoción de un Estilo de Vida Saludable; la e-Salud y la e-Inclusión. Diseño y desarrollo de entornos software y hardware para profesionales médicos y pacientes en distintas disciplinas: cardiología, endocrinología, neurología y psiquiatría. Diseño y desarrollo de aplicaciones ICT para el bienestar social. Investigación de entornos y productos que respondan a la filosofía de “Diseño Para Todos”. Accesibilidad y domótica. Enfoque hacia los “laboratorios vivientes”.

Objectives and R&D lines

GIBIO is a multidisciplinary group formed by physicists, bioengineers, doctors and engineers. The group is also composed of scholarship students, and undergraduate and graduate thesis students, basically from UTN.BA. The group works mainly in the bioengineering area, especially areas related to health-engineering interaction.  Among the main R&D lines are:

Biomechanics and Mechanobiology Modeling

To develop the formal conceptual frame of the arterial structure-fluid interaction from mathematical models of the arterial wall, blood content and the interaction between them. In addition, models of atheroma growth and formation mechanisms will be included and integrated into the proposed model. Real geometry cases corresponding to the major arteries will be simulated (e.g.: coronary, femoral, and carotid arteries), where perturbations of secondary flow due to pronounced curvatures or recirculation in bifurcation areas or arteries joints have been observed.

Tissue Engineering

Tissue Engineering is a discipline related to biomedical engineering, which through knowledge of mechanics, biology, physiology and materials tries to develop substitutes for living tissue in vitro. By means of tissue culture, it will be possible to develop novel therapies that will allow tissues to regenerate functions (which for pathological reasons have been lost), the replacement of damaged arterial segments, counterpart cardiac valves, and endless applications to be developed. The first phase will focus especially on the mechanical characterization of synthetic vascular substitutes.

Human Aging Bioengineering

Most of the studies on aging are focused on arterial pressure (AP). In people over 60 years of age, a substantial decrease in diastolic pressure and an increase in systolic pressure are observed due to a progressive increase in arterial stiffness. This loss of elasticity is directly reflected in the increased propagation velocity of pulsatile waves of AP along the arterial conduits.  Special attention must be paid to the fact that the measurement of the pulsatile value of AP performed on sites which are distal to the cardiac muscle (brachial or femoral arteries) “overestimates” the value at the exit of the left ventricle (Central Pressure, CP), as a consequence of the progressive increase of arterial stiffness (AS) from the aorta to the peripheral arteries. Aging hemodynamics will be studied through non-invasive measurements by means of “wearable” devices (wearable systems) and through computational models. In the last 50 years, the rate of population older than 65 years old has almost doubled, currently being an age group that continues growing. This portion of the population is the one with the highest demand of clinical resources and, if this situation continues, health centers will not be able to meet such demands (not to mention the increased costs it would generate). That is why remote monitoring of variables such as heart rate, arterial pressure, cardiac output and blood oxygenation could prevent acute events such as strokes, heart attacks, heart/kidney failure and arterial aneurysms, thus allowing savings in clinical and economic resources, and, above all, the improvement of the quality of life of individuals.

Life Supporting Technologies

They are focused on the creation and promotion of new ideas, methods and technological solutions in all aspects of the value chain of the organizations in the field of Prevention, Prediction and Promotion of a Healthy Life Style; e-Health and e-Inclusion; design and development of software environments and hardware for medicine professionals and patients in different disciplines: cardiology, endocrinology, neurology and psychiatry; design and development of ICT applications for social welfare; research in programs and products that respond to the “Design for everyone” philosophy; accessibility and home automation; “living laboratories” approach.