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Investigan la mejora de los métodos de teledetección que permiten evaluar la gravedad de un incendio

Fuente: Gabinete de Comunicación de la UVa

Los incendios son un fenómeno frecuente en los ecosistemas forestales mediterráneos. En España, cada año se queman miles de hectáreas, lo que constituye un grave problema ecológico. En este sentido, la clasificación exacta precisa del nivel de afectación por el fuego es fundamental para planificar la rehabilitación de las zonas afectadas.

Por ello, un equipo científico del Instituto Universitario de Investigación en Gestión Forestal Sostenible (IUGFS), centro mixto de la Universidad de Valladolid (UVa) y el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA), y del Departamento de Ingeniería y Ciencias Agrarias de la Universidad de León, ha estudiado la mejora de los métodos de teledetección habitualmente utilizados para evaluar la gravedad de un incendio.

Según detalla una de las participantes en el estudio, Carmen Quintano, profesora del Departamento de Tecnología Electrónica de la UVa e investigadora del IUGFS, cuando se trata de estimar la severidad de un incendio a partir de imágenes de satélite habitualmente se emplean métodos estandarizados basados en índices espectrales. Los dos índices principalmente empleados son el índice NDVI o índice de vegetación de diferencia normalizada ‐un indicativo de la presencia y condición de la vegetación‐ y el NBR o cociente normalizado de área quemada.

“En este estudio hemos diseñado nuevas versiones mejoradas de estos dos índices. Queríamos ver si se podían mejorar de alguna manera las estimaciones y para ello incluimos en las ecuaciones un nuevo parámetro, la emisividad de la superficie terrestre (LSE, por sus siglas en inglés)”, detalla la investigadora, quien añade que estos índices se relacionaron también con medidas de severidad tomadas en campo, para cuyo cálculo se utiliza también un estándar denominado CBI o índice compuesto de quemadura.

En concreto, se tomó como estudio de caso el grave incendio que tuvo lugar en el noroeste de España en agosto de 2012, en las inmediaciones de la localidad leonesa de Castrocontrigo. Los investigadores analizaron 111 parcelas y establecieron tres niveles de severidad en la zona quemada (bajo, medio y alto) siguiendo el protocolo CBI, que tiene en cuenta diferentes parámetros como el grado de quemadura de las ramas o el tronco de los árboles o el suelo.

Una mejora del 16’22%
Utilizando modelos de regresión, el equipo científico pudo comprobar que la inclusión de la emisividad en los índices calculados a partir de imágenes Landsat mejoró, concretamente, el comportamiento del método NBR en un 16’22%, mientras que en el índice NDVI no se detectó mejoría. Asimismo, a partir de análisis de varianzas se determinó que los índices mejorados del NBR permitían distinguir dos niveles de severidad de la quemadura, baja y moderada‐alta. Por el contrario, el NDVI solo distinguía entre quemado y no quemado, sin poder establecer una clasificación del nivel de severidad.

“Una vez que se produce un incendio nos interesa estimar con la mayor precisión posible el área afectada y el nivel de afectación, una información muy importante de cara a la regeneración de la superficie. Así, el objetivo final de estos métodos es no tener que acudir al área incendiada a realizar mediciones, sino establecer una metodología que permita estimarlas de forma fiable a partir de imágenes de satélite, como las de Landsat, imágenes que tienen una resolución espacial muy adecuada y que la NASA distribuye gratuitamente cada 16 días”, apunta Carmen Quintano.

El estudio, publicado en la revista ‘Remote Sensing Letters’, se enmarca en un proyecto del Plan Nacional de I+D+i del Ministerio de Economía y Competitividad coordinado por la Universidad de León y en el que participa la investigadora del Instituto Universitario de Investigación en Gestión Forestal Sostenible, titulado GESFIRE ‘Multi-scale tools for the post-fire management of fire-prone ecosystems in the context of global change’. El propósito de este proyecto, de cuatro años de duración (2014‐2018), es analizar la severidad de los incendios en todo el eje de transición mediterráneo‐atlántico a partir de tres zonas de estudio en León, Galicia y Valencia.

Referencia bibliográfica:
Fernández‐Manso, A., y Quintano, C. (2015). “Evaluating Landsat ETM+ emissivity‐enhanced spectral indices for burn severity discrimination in Mediterranean forest ecosystems”. Remote Sensing Letters, 6(4), 302‐310.

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El IOBA prueba con éxito en conejos un nuevo implante de polietileno para pacientes sin globo ocular

Fuente: Gabinete de Comunicación de la UVa

Investigadores del Instituto Universitario de Oftalmobiología Aplicada (IOBA) de la Universidad de Valladolid, del Centro en Red de Medicina Regenerativa y Terapia Celular de Castilla y León, del Hospital Clínico Universitario de Valladolid, de AJL Ophthalmic y del Centro de Investigación Biomédica en Red en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), han probado con éxito en un estudio experimental realizado en conejos la seguridad y la biocompatibilidad de un nuevo implante orbital de polietileno poroso de alta densidad desarrollado por el fabricante de productos sanitarios AJL Ophthalmic.

En ocasiones, y debido a traumatismos, infecciones o tumores, los especialistas no pueden evitar la ceguera de un paciente. En estos casos, el objetivo es que los afectados se encuentren lo más cómodos posible, que no sufran dolor y que el ojo ciego sea estéticamente adecuado. Sin embargo, cuando se presenta un dolor fuerte y constante se puede recurrir a la enucleación o a la evisceración, un tratamiento que consiste en vaciar el contenido del globo ocular manteniendo la esclera o paredes del ojo –la “parte blanca”-, preservando así los músculos que mueven el ojo.

Para restaurar el volumen del ojo se recurre a la inserción de una prótesis orbital. Los primeros implantes de estas características estaban realizados de materiales como vidrio, plástico, cartílago y silicona, que presentaban una excelente motilidad (la capacidad de realizar movimientos complejos y coordinados); pero que producían frecuentes complicaciones que conducían a su remoción. Ya en los 90, se empezaron a introducir prótesis elaboradas a partir de hidroxiapatita y polietileno poroso que, además de mejorar la motilidad, ofrecen un mejor aspecto estético.

Aunque existen algunos implantes orbitales de polietileno poroso en el mercado, los mismos presentan algunas complicaciones en el postoperatorio, por lo que se están investigando materiales y diseños mejorados. En concreto, en el estudio encabezado por el IOBA y publicado recientemente en la revista ‘Journal of ophthalmology’, se estudia uno de estos nuevos implantes desarrollado por la firma alavesa AJL Ophthalmic. Se trata de Oculfit, un implante esférico diseñado para ser implantado en la cavidad resultante del globo ocular eviscerado o enucleado. Oculfit está fabricado en polietileno poroso de alta densidad, un material biocompatible, no tóxico ni alergénico, que tiene la ventaja de permitir el crecimiento de los tejidos dentro de él, debido a su estructura de poros abiertos interconectados. Según la directora de I+D de AJL Ophthalmic, Eva Larra, “la naturaleza porosa del material favorece el crecimiento fibrovascular durante el proceso de cicatrización, lo que incrementa la integración biológica y ofrece ventajas con relación a los materiales no porosos, entre ellas reducir el riesgo de infección y conseguir una mejor integración mecánica con los tejidos vecinos”.

Estos implantes disponen de una superficie anterior lisa y una superficie posterior más porosa que facilita su perfecta integración, minimizando el riesgo de exposición a largo plazo. Además, disponen de túneles para facilitar al cirujano la fijación de los músculos rectos directamente al biomaterial. Asimismo, se acompañan de un accesorio introductor que facilita su implantación, evitando la adhesión de tejidos en su tracto.

Validación clínica
El equipo científico ha ensayado el implante en animales de experimentación –conejos-, tras diseñar y probar previamente una técnica quirúrgica similar a la se practica en seres humanos y comprobar la respuesta positiva de los animales.

“Hemos analizado tres tipos de implantes, uno de una empresa que está actualmente en el mercado y dos desarrollados por AJL, OCULFIT I y OCULFIT II, estos últimos se recubrieron con un hidrogel que puede cargarse con factores de crecimiento para mejorar la integración del polímero en el tejido del paciente. Los implantes permanecieron en los animales 90 y 180 días, durante los cuales se realizó periódicamente una evaluación clínica. Pasado ese tiempo se llevó a cabo un análisis de histopatología para comprobar si, a nivel microscópico, se había producido alguna reacción inflamatoria o alguna infección”, detalla el investigador del IOBA Iván Fernández Bueno.

Las tres prótesis probadas obtuvieron resultados similares, de modo que los implantes OCULFIT fueron validados clínicamente, tras registrar parámetros de tolerancia y biocompatibilidad comparables a los del otro producto comercial.

“Con los implantes orbitales Oculfit nuestra empresa pretende dar respuesta a las necesidades de los cirujanos de disponer de un producto de óptima tolerancia y estabilidad en la integración en los tejidos, así como de ofrecer a los pacientes el mayor confort y mejor apariencia estética posibles tras su implantación”, afirma Pedro José Salazar, director general de AJL Ophthalmic.

Estrecha colaboración
Los investigadores del IOBA colaboran desde hace varios años con la empresa AJL Ophthalmic en la realización de ensayos para diferentes productos oftalmológicos que desarrolla la compañía. Próximamente, prevén también iniciar un estudio ‘in vivo’ en conejos a 90 y 180 días para evaluar la seguridad y la biocompatibilidad de un nuevo producto para la reconstrucción del hueso orbital, unas láminas del mismo material que el implante orbital -polietileno poroso de alta densidad- que también pueden recubrirse con un hidrogel cargado con factores de crecimiento, y que se utiliza, por ejemplo, para reconstruir hueso orbital cuando se produce una fractura por traumatismo.

Sobre AJL OPHTHALMIC 
Fundada en 1992, AJL Ophthalmic es una empresa española con sede en Álava (País Vasco) especializada en la fabricación de productos para las especialidades de oftalmología, oculoplastia, reconstrucción cráneo-maxilofacial y vía aérea. La empresa dispone de un laboratorio de investigación, una planta de fabricación en España (Miñano, Álava) y otra en Estados Unidos (Chicago). 
Con vocación innovadora y global, la compañía cuenta con 3 patentes internacionales y una presencia comercial en 71 países. En su compromiso con los profesionales sanitarios y la mejora de la calidad de vida de los pacientes apuesta por la innovación continua en sus productos, tratando de dar respuesta a sus necesidades presentes y futuras.

Referencia bibliográfica:
Fernandez-Bueno, I., Di Lauro, S., Alvarez, I., Lopez, J. C., Garcia-Gutierrez, M. T., Fernandez, I., Larra, E. y Pastor, J. C. (2015). “Safety and Biocompatibility of a New High-Density Polyethylene-Based Spherical Integrated Porous Orbital Implant: An Experimental Study in Rabbits”. Journal of ophthalmology, 2015. doi: 10.1155/2015/904096 

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Un mecenas privado permitirá a la UVA investigar en implantación de embriones

Fuente: Antonio G. Encinas. El Norte de Castilla

Los vetustos despachos de la Facultad de Medicina –ahora Ciencias de la Salud– esconden proyectos de investigación que podrían derivar en grandes avances médicos. A veces, esos proyectos se ven condenados a perecer en un cajón porque con la llegada de la crisis y los recortes de fondos públicos para investigación no hay financiación para ellos.

Y a ese cajón iba encaminado el plan de Ángel Gato y José María Fidel Fernández.

Una tarde de peregrinaje en busca de fondos públicos acabó en frustración y en el posterior desahogo en una conversación informal con un amigo.

–¿Y cuánto dinero haría falta? –preguntó entonces el amigo, constructor de profesión y ajeno por completo al mundo universitario, salvo por la licenciatura que luce en su currículum.

José María Fidel respondió con una cifra.

–Ese dinero te lo pongo yo –fue la contestación del amigo.

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Investigadores de la UVa demuestran por primera vez la capacidad de un hongo para degradar metano

Fuente: Gabinete de Comunicación de la UVa

Investigadores del Grupo de Tecnología Medioambiental de la Universidad de Valladolid (UVa), en concreto del subgrupo de Tratamiento de Gases y Microalgas, han reportado por primera vez la capacidad de un hongo, ‘Graphium sp’, para degradar metano. El estudio, publicado en la revista ‘Chemosphere’, evalúa además el rendimiento de un biofiltro operado con un consorcio de hongos y bacterias para la eliminación de este importante contaminante.

Como explica Raquel Lebrero, profesora del Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente de la UVa, el metano es el segundo de los gases de efecto invernadero más importantes hoy en día, con un potencial de calentamiento global 25 veces mayor al del CO2 y su concentración en la atmósfera aumenta de forma constante.

En este sentido, casi un 60 por ciento de las emisiones de metano a la atmósfera son de origen antropogénico (es decir, resultado de actividades humanas), y resulta necesario realizar un tratamiento previo de estas emisiones antes de su descarga a la atmósfera. Sin embargo, “las tecnologías físico-químicas actuales son costosas, poco eficaces para emisiones diluidas de metano, y además tienen un importante impacto medioambiental”, apunta Lebrero.

Las tecnologías biológicas suponen una importante alternativa a las tecnologías físico-químicas. Estos sistemas se basan en la acción de microorganismos que utilizan el contaminante como fuente de carbono o energía, transformándolo en una sustancia inocua, y presentan menores costes e impactos medioambientales.

Sin embargo, “una de las mayores limitaciones que plantean estas biotecnologías para el tratamiento del metano reside en su baja solubilidad: las bacterias encargadas de su degradación (denominadas metanótrofas) crecen en una fase acuosa donde tienen acceso a agua y nutrientes. Pero el metano es muy poco soluble en agua, por lo que la transferencia de éste desde la corriente gaseosa a la biopelícula está muy limitada”, detalla la investigadora.

Hongos como degradadores de metano
Así, la hipótesis que barajaron los investigadores de la UVa fue que el empleo de hongos degradadores de metano en lugar de bacterias mejoraría la transferencia a la comunidad degradadora. Los hongos producen hidrofobinas, que crean un revestimiento hidrofóbico (repelente al agua), favoreciendo el transporte del metano. Asimismo, el crecimiento micelar de los hongos da lugar al desarrollo de hifas aéreas que aumenta la superficie disponible para el transporte del gas. Finalmente, los hongos pueden sobrevivir con humedades muy inferiores a las de las bacterias, lo que facilita aún más la transferencia del metano a la comunidad de hongos.

Con estas hipótesis, el primer objetivo del trabajo fue comprobar la capacidad de una cepa pura del hongo ‘Graphium sp.’ para degradar metano. Los investigadores cultivaron el hongo en pequeños botes introduciendo metano en la fase gaseosa, y analizando su concentración con el tiempo. A continuación se evaluó la eficacia de un biofiltro de 4 L inoculado con este hongo. El relleno utilizado fue compost, que favorece su crecimiento. El biofiltro se alimentaba de forma continua con una corriente gaseosa con un 2 por ciento en volumen de metano, y se regaba periódicamente con medio mineral para proporcionar nutrientes y eliminar metabolitos generados.

El equipo científico demostró la capacidad del hongo ‘Graphium sp.’ de degradar metano únicamente en presencia de metanol, un hallazgo relevante ya que hasta el momento “no existía ningún estudio en el que se reportase la capacidad de ninguna especie de hongo de degradar metano”, señala Raquel Lebrero. Por otro lado, el biofiltro de bacterias y hongos alcanzó eficacias de eliminación superiores a otros estudios previos similares realizados anteriormente.

Nuevas líneas de trabajo abiertas
Para el desarrollo de la investigación el Grupo ha contado con financiación del Ministerio de Economía y Competitividad, a través de un contrato predoctoral, de un Proyecto de Investigación Fundamental No Orientada y de fondos FEDER (Fondo Europeo de Desarrollo Regional).

A pesar de los resultados prometedores alcanzados, detalla la investigadora, un ensayo confirmó que la eficacia del sistema de biofiltración aún estaba limitada por transferencia del gas a la fase líquida lo que significa que, a pesar de las mejoras alcanzadas al trabajar con un consorcio de bacterias y hongos, “aún es posible mejorar el transporte y alcanzar eliminaciones superiores”.

Por otro lado, el descubrimiento del efecto de co-metabolismo entre el metano y el metanol en el hongo ‘Graphium sp.’ puede abrir una nueva vía de investigación del papel que juega el metanol en la degradación de metano, así como la determinación el ratio óptimo metano/metanol para potenciar la capacidad de eliminación de este contaminante. “Continuar con esta línea de investigación es fundamental para la implementación final de estos procesos a gran escala”, subraya la experta, quien se encuentra realizando una estancia en la Universidad de Columbia en Nueva York (Estados Unidos).

Referencia bibliográfica:
Lebrero, R., López, J. C., Lehtinen, I., Pérez, R., Quijano, G., y Muñoz, R. (2016). “Exploring the potential of fungi for methane abatement: Performance evaluation of a fungal-bacterial biofilter”. Chemosphere, 144, 97-106.

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