Haydee Hernández y Christopher Wood

El Dr. Christopher Wood es especialista en microscopía óptica aplicada en las áreas de biología celular y fisiología. Sus temas de investigación actuales incluyen el desarrollo y la aplicación de técnicas avanzadas de obtención de imágenes ópticas, como nanoscopía, microscopía espectroscópica y de moléculas individuales, microscopía no lineal, obtención de imágenes por bioluminiscencia y análisis de imágenes. Es autor o coautor de 38 artículos internacionales revisados por pares que han recibido más de 2000 citas, sobre todo en las prestigiosas revistas Nature, PNAS, eLIFE, Journal of Cell Biology, Developmental Biology y Plant Journal.

La Dra. Haydee Hernández es egresada en Ciencias de la Computación por la Universidad Autónoma del Estado de Morelos, con una maestría en Óptica por el INAOE, y con un doctorado en Ciencia e Ingeniería de la Computación por la UNAM. Actualmente, es CEO de Eduaciencia y realiza una estancia postdoctoral en el LNMA-IBt-UNAM, trabajando en un proyecto de bioimagenología avanzada financiado por la Chan Zuckerberg Initiative.

En el artículo titulado “EDUCASCOPE: Una propuesta educativa para fomentar la curiosidad científica a través del uso del microscopio”, relatamos el nacimiento y desarrollo del proyecto Educascope, y presentamos nuestros microscopios y nuestros planes. Desde entonces, hemos avanzado considerablemente y seguimos desarrollando nuevas tecnologías y proyectos, incluido el que contamos aquí: el uso de microscopios a bordo de un buque oceanográfico de la UNAM. El propósito de este artículo es ponerlos al día.

Evolución y Nuevos Desarrollos

En 2021, creamos nuestra propia empresa, “Educaciencia”, una spin-off del proyecto Educascope. Durante estos años, hemos mejorado nuestros modelos de microscopios: el EducaMicro y el EducaMacro (Figura 1). Este último pasó por un proceso de licenciamiento de propiedad intelectual y de marca por parte de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Además, hemos desarrollado un nuevo microscopio, el EducaMood, que es un microscopio muy fácil de usar que tiene tres módulos. Una de ellas tiene una lente que funciona como el ocular de un microscopio convencional, el otro módulo tiene la lente del Educamacro para ver cosas más grandes, y el tercer tiene una pequeña computadora que adquiere las imágenes, como lo hace el Educamicro. Esto permite que cualquiera pueda usarlo para explorar y aprender sobre el mundo microscópico de una forma sencilla y divertida.

Actualmente, estamos en proceso de patentar el EducaMood, desarrollado por Julia Conrado y Esli Carreño, con la programación de Raúl Pinto y bajo la supervisión de Oliver Valdez.

Participación en eventos y ferias

Educaciencia ha participado en diversos eventos de divulgación, como los talleres de apropiación social del conocimiento por parte de los Mexican Bioimaging Workshops, un proyecto financiado por la Chan Zuckerberg Initiative que busca descentralizar y expandir la microscopía en México. Este proyecto es dirigido por el Dr. Diego Delgado del Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (LNMA-CICESE) en colaboración con Dr. Christopher Wood y Dr. Adán Guerrero del LNMA de la UNAM en Cuernavaca, Morelos.

Conexión con la Expedición “SIGSBEE-2024”

Esta historia comenzó hace un año, cuando la Dra. Liliana Pardo, del Laboratorio de Biotecnología Marina del IBt-UNAM, buscaba un microscopio para usar en el buque Justo Sierra en la expedición denominada “COBERPES-10” para la búsqueda de microplásticos y bacterias en el océano. El Dr. Adán Guerrero nos puso en contacto con la Dra. Pardo, y fue entonces cuando les proporcionamos el EducaMicro y el EducaMacro, con la esperanza de que fueran funcionales para la investigación en campo. Sin embargo, debido a que el buque se mueve constantemente en altamar, los microscopios no fueron tan efectivos como esperábamos. Según el reporte de la campaña “COBERPES-10”, llevada a cabo del 28 de Julio al 10 de agosto del 2023, los microscopios no funcionaron debido a que el buque se mueve constantemente en altamar, incluso utilizando la mesa de balance con peso muerto, que es un sistema de estabilización que ajusta automáticamente la posición de la mesa para mantenerla horizontal, incluso en movimiento.

Después de esta experiencia, acordamos reunirnos nuevamente para discutir posibles adaptaciones y obtener retroalimentación sobre su uso en la expedición. Sin embargo, no pudimos reunirnos hasta hace unos meses, pero con un enfoque diferente.

Hace algunos meses, surgió la oportunidad de participar en la conferencia “Microscopy Technology Dissemination to Underserved Communities”, del 5 al 8 de mayo del 2024, en Janelia Research Campus, Virginia, Estados Unidos, uno de los mejores centros de investigación en microscopía. Esta conferencia reunió a desarrolladores de tecnología y divulgadores de microscopía: una combinación perfecta para Educaciencia.

Presentamos dos trabajos: “Educascope: affordable 3D-printed microscopes and materials for use in primary and secondary education” (Educascope: microscopios y materiales impresos en 3D asequibles para su uso en educación primaria y secundaria) enviado por Christopher Wood y “STEM microscopy for underprivileged communities” (Microscopía STEM para comunidades desfavorecidas), enviado por los autores de este artículo (Figura 2).

En la conferencia, conocimos a Niamh Burke (@Niamh_deBurca), una estudiante de doctorado de la Universidad de Dublín, y su proyecto “EnderScope”[1], un microscopio de bajo costo para la detección de microplásticos. La clave de su diseño es el uso innovador de impresoras 3D.

Burke aprovechó una impresora 3D existente, que, en lugar de fabricar objetos de plástico, fue adaptada para funcionar como un microscopio. El cabezal de la impresora, que normalmente se usa para mover la extrusora de impresión, se modificó para incluir un objetivo óptico y un sistema de iluminación. Así, la impresora proporciona el soporte estructural y el mecanismo de movimiento, reduciendo significativamente los costos.

En lugar de comprar un microscopio costoso, Burke usó componentes económicos y la estructura de la impresora 3D para crear un microscopio funcional y asequible, demostrando cómo la impresión 3D puede hacer que la tecnología científica sea más accesible.

En este punto, nos dimos cuenta del potencial que este microscopio podría tener para la investigación de la Dra. Pardo. Le hicimos la propuesta a la Dra. Pardo, la cual accedió. Inspirados por el trabajo de Burke, decidimos modificar una impresora 3D (marca “Prusa MK2”) para crear un microscopio más estable y funcional para la expedición de la Dra. Pardo.

El equipo de Educaciencia, con Oliver Valdez a cargo de la modificación de la impresora y Raúl Pinto en la modificación del software, logró crear un prototipo en tiempo récord: menos de 3 semanas (Figura 3). Gracias a la información proporcionada por Niamh Burke y su contacto Jérome Mutterer, logramos embarcarnos en esta nueva aventura y tener el prototipo listo para la expedición.

El prototipo resultó ser útil para observar los microplásticos, como se muestra en las imágenes del artículo “Explorando el abismo: el reto de colectar y detectar microplásticos en el Golfo de México” de Juan Manuel Zurita y colaboradores, incluido en este número de la revista. Aún vamos a realizar algunas modificaciones para mejorar la captura de imágenes y automatizar el proceso.

Compromiso y Futuro

Este esfuerzo subraya nuestro compromiso con la mejora y ampliación de la educación STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas) en México y con la búsqueda de nuevas colaboraciones académicas para ofrecer herramientas más accesibles para la investigación en la academia. Este proyecto no hubiera sido posible sin las conexiones generadas gracias al LNMA-UNAM, la confianza y disposición de la Dra. Pardo, y el talento del equipo de Educaciencia, especialmente Oliver Valdez y Raúl Pinto.

Referencias

Niamh Burke, Gesine Müller, Vittorio Saggiomo, Emmanuel Reynaud, Mark Pickering, “EnderScope: A Low-Cost 3D Printer Based Microscope for Microplastic Detection” (2023), https://www.mmc-series.org.uk/abstract/enderscope-a-low-cost-3d-printer-based-microscope-for-microplastic-detection.html

Fuente: biotecmov.ibt.unam.mx