Elaboración de un biodiente: enfoque actual y desafíos / Making a Bio-tooth: Current Approaches and Challenges

Antecedentes: El edentulismo es uno de los mayores problemas de salud oral que cause alteraciones fisiológicas, sociales, estéticas, fonéticas y nutricionales. Las terapias actuales para el remplazo dental son artificiales y no satisfacen los requisitos básicos de un diente natural. La bioingeniería de tejidos constituye una alternativa para la sustitución de dientes perdidos. Objetivo: Identificar los enfoques/técnicas disponibles actualmente para obtener un diente completo por bioingeniería (biodiente), así como puntualizar sus desafíos y perspectivas futuras. Métodos: Se realizó una revisión integrativa de la literatura, por medio de las siguientes palabras clave: biodiente, bioingeniería de tejidos, diente entero y células madre. Los años de la búsqueda fueron 2000-2018, en las bases de datos: PubMed, Scopus, EBSCO, Science Direct, Wiley Online Library, Lilacs y Google Académico/Scholar, en inglés y español. Se seleccionaron únicamente artículos y libros de mayor relevancia y pertinencia. Resultados: Se obtuvieron 53 artículos y 10 libros. Para la elaboración de un biodiente se emplean los siguientes métodos: andamios, sin andamios, células madre pluripotentes inducidas, germen de órganos, diente quimérico y estimulación de la formación de la tercera dentición. El tamaño y forma normales del diente, así como la obtención de células epiteliales, son los principales desafíos. Conclusiones: La posibilidad de crear y desarrollar un biodiente en un ambiente oral adulto es cada vez más real gracias a los avances biotecnológicos que ocurren diariamente. Es posible que estos conceptos sean la base de la odontología restauradora en un futuro próximo.

Background: Edentulism is one of the major oral health problems that cause physiological, social, aesthetic, phonetic, and nutritional issues. Current therapies for dental replacement are artificial and do not satisfy the basic requirements of a natural tooth. Tissue bioengineering could be a viable alternative to substitute lost teeth. Objective: To identify current available approaches/techniques to obtain a complete bioengineered tooth (bio-tooth) and to point out future challenges and perspectives. Methods: This was an integrative literature review. Search keywords used were: bio-tooth, tissue bioengineering, whole tooth, stem cells. The search included the years 2000 through 2018, using the databases PubMed, Scopus, EBSCO, Science Direct, Wiley Online Library, Lilacs and Google Scholar, both in English and Spanish. Only relevant and pertinent articles and books were selected. Results: 53 articles and 10 books were obtained. Methods for bio-tooth generation found were: scaffolds, scaffold-free, induced pluripotent stem cells, tooth organ germ, chimeric tooth, and stimulation of third dentition formation. Achieving normal tooth size and shape and obtaining epithelial cells are the main challenges. Conclusions: The possibility of creating and developing a whole bioengineered tooth (bio-tooth) in an adult oral environment is becoming more realistic, considering the daily biotechnological advances. It is possible that these concepts will be the basis of restorative dentistry in a near future.

Application of a vital signs monitor usage training model / Aplicación de un modelo de capacitación para monitores de signos vitales / Aplicativo de um modelo de treinamento para monitores de signos vitais

Abstract On one hand, technological training on medical devices is a major aspect of the requirements in decree #4725 of 2005 issued by the Invima1, also health training protocols are an aspect of the resolution 2003 of 2014 issued by the Colombian Ministry of Social Protection2. Several Colombian and international regulations indicate the need to perform training on medical devices oriented to clinic users and other personnel. An important aspect to implement user training on medical devices in different health centers is to promote the correct use of these devices, that implies the performing a safe and quality patient care as well as other aspects attending patients. Another aspect to take into account, is the equipment preservation. This article aims to analyze previous reviews on training models and to implement some variations on methodological practices to develop a training model based on the results training a group of bioengineering students.

Resumen Por un lado, la capacitación tecnológica para dispositivos médicos es un aspecto importante de los requerimientos del Decreto 4725 de 2005 publicado por el Invima1, asimismo los protocolos de capacitación en salud son parte de la resolución 2003 de 2014 emitida por el Ministerio Colombiano de La Protección Social2. Varias regulaciones colombianas e internacionales indican la necesidad de implementar procesos de capacitación en dispositivos médicos orientados a usuarios en clínicas y otro tipo de personal. Un aspecto importante para implementar la capacitación de los usuarios en dispositivos médicos en diferentes centros de salud es promover el uso correcto de estos dispositivos, lo que implica una atención segura y de calidad para los pacientes, así como otros aspectos de atención a los pacientes. Otro aspecto a tener en cuenta, es la preservación del equipo. Este artículo tiene como objetivo analizar revisiones anteriores sobre modelos de capacitación e implementar algunas variaciones en las prácticas metodológicas para desarrollar un modelo de capacitación basado en los resultados de formación a un grupo de estudiantes de bioingeniería.

Resumo Por um lado, a capacitação tecnológica em dispositivos médicos é um aspecto importante dos requerimentos do decreto #4725 de 2005 emitido pelo Invima1, também os protocolos de capacitação em saúde são um aspecto da resolução 2003 de 2014 emitida pelo Ministério Colombiano de proteção social2. Várias regulações colombianas e internacionais indicam a necessidade de realizar capacitação em dispositivos médicos orientados a usuários de clínicas e outro pessoal. Um aspecto importante para implementar a capacitação dos usuários em dispositivos médicos em diferentes centros de saúde é promover o uso correto destes dispositivos o que implica a realização de uma atenção de pacientes segura e de qualidade, bem como outros aspectos de assistência aos pacientes. Outro aspecto a ter em conta, é a preservação da equipe. Este artigo tem como objetivo analisar revisões anteriores sobre modelos de formação e implementar algumas variações nas práticas metodológicas para desenvolver um modelo de formação baseado nos resultados de formação de um grupo de estudantes de bioengenharia.

Estimation of design and construction costs of third level health centers in colombia / Estimativa de custos de construção e desenho de centros de saúde de terceiro nível na colômbia

Resumen En este artículo se presenta el costo promedio por metro cuadrado en Colombia para el diseño y construcción de hospitales de tercer nivel de complejidad mediante la comparación del costo de diseño y construcción por metro cuadrado obtenido en otros países y en proyectos nacionales. Debido al total de la población colombiana y al número de camas disponibles existe un déficit del 42.3%, teniendo 1.5 camas por cada mil habitantes. De acuerdo con lo recomendado por la Organización Mundial de la Salud (OMS) este debe ser de 2.6 camas por cada mil habitantes. Por consiguiente, se requieren más proyectos de diseño y construcción de hospitales en los próximos años.

Abstract This article states the average cost per square meter in Colombia for the design and construction of third level complexity hospitals by comparing the design and construction square meter cost obtained in other countries and national projects. Due to the Colombian population and the number of beds there is a deficit of 42.3%, having 1.5 beds per thousand habitants. As recommended by the World Health Organization (WHO) which is 2.6 beds per thousand inhabitants. Therefore, more hospital design and construction projects are required in years to come.

Resumo Neste artigo obtém-se o custo promédio por metro quadrado na Colômbia para o desenho e construção de hospitais de terceiro nível de complexidade, mediante a comparação do custo de desenho e construção por metro quadrado obtido em outros países e em projetos nacionais. Devido à população Colombiana e ao número de camas há um déficit de 42.3%, tendo 1.5 camas por cada mil habitantes. De acordo com o recomendado pela OMS que é 2.6 camas por cada mil habitantes. Pelo que se requerem mais projetos de desenho e construção de hospitais nos próximos anos.

Avances en bioingeniería dental y su aplicación en ortodoncia y ortopedia dentofacial: Una revisión de literatura / Advances in dental bioengineering and their application in orthodontics and dentofacial orthopedics: A literature review

conocer la importancia de la terapia génica, celular y tisular como enfoque novedoso de la medicina regenerativa para la biomecánica ortodóntica y ortopedia dentofacial, ampliando su campo de acción, corrigiendo defectos estructurales y ofreciendo alternativas biológicas de alta calidad para la consulta especialista. Los avances en tecnología, acceso a información y exigencias actuales crean una necesidad de innovación estratégica por el clínico; el objetivo de esta revisión es describir los enfoques actuales en bioingeniería dental y terapia génica con sus aplicaciones clínicas enfocadas directamente en la consulta de ortodoncia y ortopedia dentofacial. Esto va a permitir ampliar la visión del especialista, crear necesidad de actualización constante y operar bajo evidencia científica. Se realizó una búsqueda en las bases de datos: Scopus, Medline y ScienceDirect, con las palabras clave: Bioengineering, Stem Cells, Gen Therapy. Finalmente se pudo concluir que el enfoque de la consulta odontológica va dirigido a la medicina regenerativa como terapia convencional, innovadora y de alta calidad; ofreciendo resultados con gran cercanía a la biología humana natural, eficacia a largo plazo y menor porcentaje de efectos adversos, ampliando la visión de todas aquellas fronteras en el manejo clínico del paciente

The advances in dental bioengineering disclose the importance of genetic, cellular and tissue therapies as the latest approach to the regenerative medicine for biomechanical orthodontic and dentofacial orthopedics; extending its scope, correcting structural flaws and offering biological alternatives with high quality technology for specialist practices. In this review, some recent findings related to genetic advances in dental bioengineering are provided and applied to the induction of the potential cell forming in the craniofacial complex and its clinical applications. A special research was made using some databases such as: Scopus, Medline and Science Direct, with the following keywords: Bioengineering, Stem cells, and Gen therapy. Finally, we can conclude that the focus of dental practice is led to regenerative medicine as a conventional, innovative and high quality therapy, giving closely results to natural human biology, long term effectivity and less adverse effects. Then we can scope out the vision of all clinic procedures limits with all patients

Designing a Low Cost Electrospinning Device for Practical Learning in a Bioengineering Biomaterials Course / Diseño de un dispositivo de electrohilado de bajo costo para la enseñanza práctica en un curso de Biomateriales en Bioingeniería

Abstract The electrospinning device is used in the biomaterials research field nowadays for fabricating nanofibers that can be used for manufacturing artificial skin and muscular tissue, blood vessels (vascular grafts), orthopedic components (bones, cartilages, and ligaments/tendon), and peripheral or central nervous system components. Electrospun nanofibers act as ideal scaffolds for tissue engineering and drug delivery systems because they can mimic the functions of native extracellular matrices. A low cost electrospinning device was designed and built for undergraduate practical learning in the Biomaterials course in the area of Bioengineering at Universidad Autónoma de Baja California, México. The methodology includes 3D CAD designing, manufacturing of the acrylic cabinet, different collectors and the fabrication of poly (vinyl alcohol) nanofibrous scaffolds, in order to validate the functionality of the electrospinning system. The prototype is an affordable device; its cost is 95% less than the laboratory commercial devices.

Resumen El dispositivo de electrohilado es actualmente empleado en la investigación de biomateriales, utilizado para sintetizar nanofibras que ofrecen un potencial para la manufactura de piel artificial y tejido muscular, vasos sanguíneos (implantes vasculares), componentes ortopédicos (hueso, cartílago y tendones/ligamentos) y componentes del sistema nervioso central y periférico. Las nanofibras producidas por electrohilado pueden ser usadas como andamios ideales para ingeniería de tejidos y liberación controlada de fármacos debido a que mimetizan las funciones de la matriz extracelular. El dispositivo de electrohilado de bajo costo fue diseñado y construido para al aprendizaje practico de estudiantes de licenciatura en la asignatura de Biomateriales de la carrera de Bioingeniería. La metodología incluye diseños CAD 3D, manufactura del gabinete de acrílico, diferentes colectores y fabricación de los andamios de nanofibras de Poli (vinil alcohol) para validar la correcta funcionalidad del sistema de electrohilado. El prototipo es un dispositivo accesible económicamente, su costo es un 95% más barato que los dispositivos de tipo comercial.

Análisis de un sistema de implante para osteosintesis de huesos largos, mediante simulación computacional / Analysis of an implant system for osteosynthesis of long bones by computer simulation

El diseño de implantes para osteosíntesis es una tarea en continuo desarrollo. Las nuevas técnicas quirúrgicas, procesos de fabricación y materiales, en conjunto con el uso de herramientas de cálculo de la ingeniería de última generación, a partir de la Simulación Computacional, permiten obtener implantes más precisos y de calidad superior y dedicados especialmente a cada tipo de fractura. El diseño adecuado y detallado a partir de estas herramientas de ingeniería, es sometido a ensayos mecánicos para verificar y asegurar su eficacia y resistencia estructural. Un estudio utilizando "Técnicas Avanzadas de Análisis", a través de la Simulación Computacional, posibilitaría verificar el grado de integridad de la unión de una placa y sus tornillos, en conjunción con el comportamiento biomecánico del hueso fracturado. En este trabajo se presenta la evaluación estructural, a partir del método de elementos finitos, de una placa de compresión dinámica (DCP), considerando la influencia de diferentes tipos de tornillos y su comportamiento frente a la unión e interacción con el hueso. Esta herramienta de ingeniería utilizada para este fin, ayuda al diseñador a obtener un diseño seguro y adecuado que facilitará el apoyo a cirujanos ortopédicos en la selección de implantes biomecánicos, teniendo en cuenta el tamaño de la fractura y características del hueso.

The design of implants for osteosynthesis is a work in continuous development. New surgical techniques, manufacturing processes and materials, together with the use of tools for calculating the art engineering, from Computational Simulation allow more precise and top quality implants especially designed for each type of fracture. The adequate and detailed design based on these engineering design tools, is subjected to mechanical testing to verify and ensure their effectiveness and structural strength. A study using "Advanced Technical Analysis" through Computational Simulation, makes it possible to verify the degree of integrity of the union of a plate and screws in conjunction with the biomechanical behavior of the fractured bone. This paper presents structural assessment, from the finite element method, a dynamic compression plate (DCP), considering the influence of different types of screws and their behavior in binding and interaction with the bone. This engineering tool used for this purpose, helps the designer to ensure safe and proper designs that facilitate support for orthopedic surgeons in selecting biomechanical implants, considering the size and characteristics of the bone fracture.

Prototipo de bioingenieria para el traslado y pesaje de pacientes hospitalizados con sobrepeso o movilidad limitada / Prototype of bioengineering for the transfer and weighing inpatient overweight or limited mobility

Objetivo: diseñar, fabricar y realizar pruebas de un prototipo de sistema electromecánico para mejorar la atención a pacientes hospitalizados, con sobrepeso o problemas de movilidad, en los servicios de enfermería. Material y métodos: estudio de investigación experimental, como base de prueba, realizado por los profesores de las facultades de Enfermería de la Universidad Peruana Cayetano Heredia y Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Ingeniería. Se partió de la realidad de los servicios de un hospital del Ministerio de Salud-Lima. Resultados: se presentó el prototipo integrando la camilla recta, la balanza electrónica y el sistema de comunicación vía bluetooth, cuyas funcionalidades (lectura de pesos, uso y manejo del sistema integrado) fueron explicadas al personal de la Facultad de Enfermería para su posterior validación con los pacientes. Conclusiones: el prototipo de sistema bioingenieril contribuye a mejorar la calidad de atención en el pesaje y en el traslado de manera segura y cómoda de pacientes hospitalizados y evitar lesiones físicas al personal de salud.

Objetive: Design, manufacture and testing of a prototype of electromechanical system to improve care to hospitalized patients, overweight or problems of mobility in nursing services. Material and Methods: Study of experimental research, as a basis for testing, conducted by professors from the faculties of Nursing of the Cayetano Heredia Peruvian University and Mechanical Engineering of the National University of Engineering. It departed from the reality of the services of a hospital of the Ministry of health-Lima. Results: Presented the prototype integrating the stretcher straight, the electronic scale and the communication system via bluetooth, whose capabilities (weights, use and management of the integrated reading) were explained to the staff of the school of nursing for further validation with patients.Conclusions. The prototype bioingenieril system contributes to improve the quality of care at the weigh-in and in the transfer of safe and comfortable way of hospitalized patients and prevent injury to health personnel.

Bioingeniería dental, ¿el futuro de la terapia odontológica? / Dental bioengineering: is this the future of dental treatment?

Desde las primeras épocas de la historia, el hombre ha intentado restituir la función de los órganos dentarios perdidos. El sueño de la odontología es sustituir los materiales que se usan hoy en día por otros de origen biológico, basados en células que tengan las mismas características o semejantes a las naturales para poder así regenerar o reparar los tejidos perdidos. Las publicaciones recientes enfatizan el uso de las células troncales inducidas a pluripotencia (iPSC por sus siglas en inglés), como la posible solución al controvertido uso de células madre y la obtención de ellas; ésta es sólo una de las muchas posibilidades que se plantean para las futuras investigaciones; sin embargo, debido a que es la más acertada, la aplicación de estas técnicas en el ámbito odontológico es la forma más cercana de poder llegar a restituir los tejidos perdidos. Es así como la bioingeniería dental se abre a nuevos horizontes, esperando obtener mejores alcances en beneficio de la salud de nuestra población.

Diseño y análisis de placas cervicales anteriores mediante el método de los elementos finitos / Analysis and design of anterior cervical plates using the finite element method

En este trabajo se presenta el diseño y análisis de placas de fijación vertebral, utilizando el método de los elementos finitos. El objetivo de estas placas es devolver estabilidad a la columna vertebral y mejorar la fusión ósea, ofreciendo libertad en el posicionamiento de los tornillos para fijarlas al cuerpo vertebral. Para el diseño geométrico y el análisis fueron utilizados software ProEngineer© y Nastran©. Los esfuerzos que fueron obtenidos del análisis se mantuvieron dentro del rango elástico del material con el cual fueron simulados cada uno de los dos modelos de placas propuestas.

The analysis and design of cervical fixation plates using the finite element method is presented in this paper. Thepurpouse of these plates is to restore stability in the cervical spine and to improve the interbody fusion, allowing different screw positions to attach them to the vertebral body. The geometrical design and discretization were carried out by using ProEngineer© and Nastran© commercial software. The models of the mechanical devices are presented as well as the stress levels produced by the physiological loading. The results obtained from the analysis, showed stresses inside the elastic range in all the studied load cases.

Los estudios de ingenieria biomedica en Cuba / Biomedical engineering studies in Cuba

The present work values the importance of the studies in Biomedical Engineering for Cuba, starting from the necessities of the health national system, the industry of medical equipments, the research centers and others entities related with the biomedical technologies...