En este proyecto proponemos desarrollar un sistema óptico de alta resolución capaz de monitorear flujos de calor en tejido biológico. Dado que un cambio estructural; ya sea físico o químico, en el tejido implicaría un cambio de las propiedades térmicas y por lo tanto un cambio en la conducción de calor; sería posible con este sistema poder determinar daños en el tejido ocasionado por ciertas enfermedades como la cirrosis hepática, carcinomas etc.. _x000D_ _x000D_ En el CCADET hemos desarrollado un primer prototipo de sensor de flujo de calor basado en la deflexión fototérmica de un haz láser que se propaga en un bloque de material termo-óptico. En este incorporamos un sistema de fibra óptica para la medición angular. En esta propuesta pretendemos replantear el diseño inicial para lograr aumentar en algunas unidades la sensibilidad del sistema; así como el montaje del sensor mismo para lograr también aumentar la resolución. Con este diseño haremos mediciones de conducción de calor en tejido animal como: corazón, hígado y riñón que poseen propiedades térmicas diferentes, estos tejidos serán comprados con distribuidores de cárnicos. Desarrollaremos un modelo del sistema con el que podamos determinar ciertas propiedades térmicas a partir de las mediciones de flujo de calor. A partir de estos resultados determinaremos las características que debe tener un nuevo diseño con el fin de detectar cambios en el tejido debido a ciertas patologías. Diseñaremos un nuevo esquema utilizando una cavidad reflejante de largo recorrido óptico; en una superficie del orden de algunos centímetros cuadrados, a partir de lo cual estaríamos en posibilidad de tener un sensor de flujo de calor de alta sensibilidad con el que planteamos hacer mediciones en “fantasmas” a base de polímeros o agares que emulen las propiedades del tejido hepático y las alteraciones que sufre con la cirrosis, sustitución de células hepáticas por colégena, a partir de trabajos previos reportados en la literatura. Evaluaremos la posibilidad de aplicar esta metodología para el estudio en laboratorio de ciertas patologías y su utilidad en el diagnóstico temprano de enfermedades con alta incidencia en México._x000D_ _x000D_ Los objetivos propuestos en este proyecto, de ser alcanzados, permitirían generar conocimiento nuevo en el área de la bioingeniería con el desarrollo de un dispositivo que puede alcanzar una alta sensibilidad en un esquema simple y que en lo que respecta a nuestro conocimiento es la primera vez que es propuesto. En cuanto a la formación de recursos humanos trabajaremos con dos estudiantes de maestría del posgrado de Ingeniería Eléctrica: opción Instrumentación y un estudiante, por definir de las carreras de Ingeniería Eléctrica o Física en tesis. Los resultados obtenidos serán publicados en revistas indizadas de circulación internacional y en congresos internacionales y nacionales. _x000D_

En este proyecto se propone aplicar una metodología novedosa para; a través de la determinación de cambios en las propiedades térmicas de tejidos biológicos con métodos ópticos poder identificar ciertas propiedades y su modificación que podrían ser empleadas para el estudio de ciertas enfermedades. _x000D_ _x000D_ Nuestro equipo de trabajo en el CCADET ha trabajado en el desarrollo de un sensor de flujo de calor utilizando la técnica de deflexión fototérmica incorporada a un sistema de fibra óptica para la medición angular de la deflexión. Este sistema ahora se propone replantearlo para aumentar de manera importante la sensibilidad incrementando el recorrido del haz utilizando en una primera etapa un sistema de varias reflexiones al interior de un bloque transparente de caras paralelas y con alto coeficiente termo-óptico. Posteriormente se propone investigar un sistema más complejo de reflexiones múltiples mediante elementos reflectores curvos que permiten tener recorridos de muchos metros en cavidades de dimensiones del orden de algunos centímetros. Con esto se tendría la posibilidad de detectar cambios muy pequeños de las propiedades de conducción de calor en muestras de laboratorio de tejido biológico._x000D_ _x000D_ En el largo plazo se tendría una contribución importante, como mencionamos en los antecedentes, en la detección de alteraciones de tejidos por enfermedades durante las primeras fases y así ayudar al diagnóstico temprano. En el caso de fibrosis en el hígado cirrótico donde las células hepáticas, los hepatocitos, son sustituidas por colágena que tiene la propiedad de ser un aislante térmico, se tendría la posibilidad de identificar con mayor precisión y repetibilidad las dos primeras fases de la cirrosis que actualmente su identificación depende de la habilidad y experiencia del técnico en imagenología que realiza la prueba. Así mismo cualquier proceso de tumoración o vascularización capilar implicarían un cambio de la propiedad de conducción de calor del tejido que podría ser monitorizada por el sistema propuesto. Por lo que la consolidación de esta metodología podría ser transferida a unidades de investigación clínica como la Unidad de Investigación de la Facultad de Medicina en el Hospital General con quienes hemos empezado discusiones sobre una posible colaboración._x000D_ _x000D_ Este sistema, en nuestro conocimiento, no ha sido propuesto a la fecha por lo que este proyecto tendría una contribución para generar nuevo conocimiento; así como contribuir al desarrollo tecnológico. Igualmente en esta propuesta se prevé la participación de tres estudiantes, dos de maestría y uno de licenciatura) y la publicación de un artículo en revistas indizadas en cada año de duración del proyecto como también la asistencia a congresos internacionales y nacionales, con lo que se tendría una contribución en la formación de recursos humanos y en la divulgación científica._x000D_