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El microscopio que podría viajar a todos los rincones del país
El modelo es portable, sin lentes y tiene un bajo costo. Se soporta en la holografía digital. Esta es su historia.
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El objetivo del prototipo (el naranja) es que permita detectar enfermedades como la malaria, que pueda ser operado con facilidad y llegue a costar US$10 dólares. FOTO julio césar herrera
Heberley Tobón Maya, ingeniero físico de la Universidad Nacional, se embarcó en la empresa de hacer visible lo que escapa a los ojos de los hombres. El desarrollo de una fuente de iluminación de bajo costo para microscopios portables y sin lentes, soportados en la holografía digital, le mereció el premio Medellín Investiga 2020, en diciembre pasado.
Si bien los antiguos sabían que los espejos curvos y las esferas de cristal llenas de agua permitían ver lo pequeño, la tecnología y propósito que hoy acompañan a Tobón escapaban a su tiempo: crear un modelo que permitiera detectar enfermedades como la malaria, que cupiera en la palma de una mano, pudiera ser operado por una persona sin mayor entrenamiento y costara US$10 dólares.
La identificación de enfermedades infectocontagiosas requiere de microscopios tradicionales con lente, que suelen ser metálicos, pesados y no portables.
Dichas características, según Adriana Pabón, profesora e investigadora del grupo Malaria de la U. de A., van en contravía de las necesidades en la materia, pues los territorios endémicos suelen ser zonas alejadas de los grandes centros urbanos, con condiciones climáticas y de acceso complejas, que pueden generar la acumulación de hongos en los modelos tradicionales y afectar los diagnósticos.
Esta fue la motivación inicial para un viaje conjunto por la holografía digital que comenzó -y continúa- en el grupo de investigación de Óptica y Procesamiento Optodigital, de la Universidad Nacional, hace más de 20 años. El grupo ha sido coordinado por profesores como Jorge Iván García, doctor en física, y lo integran jóvenes investigadores como Tobón y Samuel Zapata, de 24 años cada uno, hoy ingenieros en la misma rama.
La holografía, un viaje
García describe que este método es un proceso de formación de imágenes tridimensionales, similares a los hologramas que aparecen en los sellos de seguridad de las tarjetas de crédito, y que hoy pueden advertirse en elementos cotidianos como la cédula.
Explica que la holografía se puede aprovechar para ver objetos que son invisibles al ojo humano por su tamaño y transparencia. Es el caso de microorganismos en la orina, los glóbulos y fluidos.
Agrega, sin embargo, que esta tecnología, en su versión digital, no llegó a Iberoamérica hasta entrada la primera década del siglo XXI. En 2002, la Universidad Nacional accedió a un microscopio holográfico digital, el cual, según Zapata, aprendiz de García, tiene una cantidad de lentes que deben estar alineados, es costoso y limita el movimiento.
Con este contexto, Tobón cuenta que hacia 2007 el profesor García se propuso prescindir, a través de su trabajo de doctorado, de los sistemas de lentes formadores de imágenes y los mecanismos de tinción, que son necesarios para colorizar las muestras y, así, poder observar los objetos transparentes mencionados.
Este concuerda con Zapata y detalla que el avance del profesor fue significativo, porque la microscopía se propone observar objetos muy pequeños y, por ello, se basa en sistemas convencionales de lentes. Señala, además, que los modelos anteriores no son económicos y son altamente delicados, pues “si se van a llevar a una campaña de salud en una vereda y deben viajar sobre una mula de carga, en un bus o se someten a un ambiente hostil, se ve afectado el objetivo del microscopio”.
En este escenario de innovaciones constantes, Tobón trabajó en un tercer microscopio que buscaba alternativas menos costosas que las utilizadas por García para la iluminación. Pasó así, en 2018, a una fuente de iluminación menos costosa, creada a partir de los lectores de blue-ray.
Hasta entonces, Tobón y Zapata vivieron el recuento presentado a partir de las clases de García, el trabajo en el grupo de investigación y la experimentación en un salón negro, que tiene microscopios y herramientas de todos los tipos, el cual tuvo que cerrarse con la llegada de la pandemia, en marzo de 2020.
“Llegó la pandemia y no teníamos forma de ir al laboratorio, pero, con la exploración que habíamos realizado previamente, emprendimos la tarea de construir un modelo de microscopía en casa. Lo logramos”, sentencia Zapata.
Este modelo puede ser ahora soportado en la palma de una mano, y es el más barato del mundo, respecto a la proporción entre costo y calidad, con un valor que llega a los US$50 dólares.
Clave para el sector salud
Pabón aclara que los desarrollos del profesor García y sus estudiantes, que hoy se hacen visibles en el microscopio naranja de la fotografía central de este texto, son vitales para mejorar la atención a problemas de salud pública, producidos por enfermedades infectocontagiosas, ya que permite observar objetos micro, como tejidos, células y organismos parasitarios.
Explica, también, que la malaria, a pesar de ser una enfermedad que se trata con facilidad, puede costar muchas vidas si no se cuenta con un diagnóstico temprano y oportuno: “Si tenemos dispositivos a bajo costo, y portátiles, podríamos llevar una cantidad considerable a las regiones endémicas afectadas”.
Estas suelen estar por debajo de los 1.600 metros sobre el nivel del mar. Algunos ejemplos en Antioquia podrían ser los territorios de Urabá, El Bagre o La Pintada y los asentamientos cercanos a las riveras del Cauca y el Magdalena, que son ecosistemas propicios para el desarrollo del mosquito Anopheles, el cual propaga la infección.
Pabón detalla que hay otros métodos para el diagnóstico de estas afectaciones; sin embargo, las opciones son costosas, la sensibilidad no es la requerida y no permiten cuantificar la densidad o especie de los parásitos, que son vitales para identificarlas. Agrega que estas innovaciones permiten potenciar la docencia en las zonas alejadas.
Importancia educativa
Carlos Medina, profesor en la vereda Candelaria Alta, de Ituango, al escuchar sobre este modelo de microscopía holográfica digital, que no dispone de lentes, es portable y tiene un bajo costo, señala que a través de este los estudiantes de las zonas más alejadas podrían tener acceso a la información y al conocimiento de una forma más empírica.
“Sería conveniente que estas iniciativas se sigan trabajando, para que puedan llegar algún día al municipio y, por qué no, participar con nosotros en algún piloto”, expone.
También relata que el microscopio le permitiría a los estudiantes aprender sobre estos temas desde los primeros grados, no solo por medio de los libros guías, sino con organismos empíricos: “Un aparato de estos podría ayudar a que los estudiantes no vean la ciencia como algo distante y alejado, podrían identificar bacterias, microorganismos, organismos unicelulares y así empaparse en el tema para un futuro próximo”.
Cuenta que, actualmente, hacen prácticas en las escuelas rurales, con la naturaleza y otros elementos. El modelo sería una innovación bien recibida en el lugar, ya que, según precisa, hay profesores interesados en la ciencia y estudiantes que muestran, desde pequeños, inclinaciones por estas áreas.
Entre tanto, Tobón y Zapata, junto con su mentor, esperan continuar publicando sus avances en las revistas de óptica internacional más importantes del mundo y llevarlos a terreno.
El paso siguiente es la inteligencia artificial, es decir, que las imágenes que se obtengan en un territorio determinado puedan recibirse en cualquier lugar para que diversos profesionales las analicen. Estiman que su microscopio para “la nube” puede estar listo antes de tres años y, desde entonces, retrate lo que escapa a los ojos de los hombres en los rincones del país
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mil euros cuesta un microscopio similar al modelo desarrollado por Tobón.
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