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Incorporación de métodos ópticos cuantitativos de fase en microscopio de diseño personalizado para el monitoreo de ensayos celulares (02/2024 - 06/2025 )
Microscopía cuantitativa de fase
5 horas semanales
Integrante del Equipo
En Marcha
RRHH formados en el proyecto:
Doctorado:2
Equipo:
Juan Llaguno , A E Silva (Responsable) , FEDERICO LECUMBERRY , MIGUEL AROCENA , J R ALONSO / J ALONSO
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CSIC i+d 2022 "Microscopía Holográfica Digital basada en Aprendizaje Profundo consciente de la Física" (04/2022 - 12/2024 )
La Microscopía Holográfica Digital (Digital Holographic Microscopy - DHM) es una técnica que
permite medirla información cuantitativa del corrimiento de fase (debido a la diferencia de caminos
ópticos) que experimenta la luz cuando pasa a través de especímenes biológicos transparentes
tales como células vivas. Esto la convierte en una técnica particularmente útil para el estudio no
invasivo de procesos dinámicos en células tumorales (sin necesidad de teñir o etiquetar). En DHM,
el holograma que contiene la información del espécimen se graba digitalmente primero para luego,
tradicionalmente, intentar recuperarla información de fase en forma computacional basándose en
soluciones analíticas y/o en soluciones iterativas que satisfacen la ecuación de ondas. Sin embargo,
estas aproximaciones representan un alto costo en tiempo así como la generación de artefactos que
degradan la calidad de las imágenes recuperadas. Por otro lado, el Aprendizaje Profundo (Deep
Learning - DL) ha revolucionado el campo de la microscopía óptica computacional debido a su
habilidad para solucionar eficientemente problemas inversos no lineales complejos. Sin embargo, se
le ha recriminado su naturaleza de "caja negra" por llevar a veces a resultados inconsistentes con
las leyes físicas. En este sentido, la aproximación de Aprendizaje Profundo consciente de la Física
(Physics-aware Deep-Learning) es atractiva porque fomenta la predicción de características
condicionadas por la física y reduce la naturaleza de caja negra de los algoritmos DL. La propuesta
se centra en el diseño personalizado y puesta en marcha de un microscopio holográfico digital
donde se incorpora el Aprendizaje Profundo como herramienta versátil y prometedora para
intentar mejorarla calidad de la reconstrucción de las imágenes. También se propone guiar o asistir
a los algoritmos de DL con Física, incluyendo información proveniente de los modelos y procesos
físicos subyacentes a la formación de imágenes en los algoritmos a implementar. Se espera a través
de este proyecto contribuir a desarrollar una nueva línea de investigación interdisciplinaria, que
explora las fronteras del conocimiento en microscopía y que puede a su vez aportar a nivel del país
con el desarrollo de una técnica como es la Holografía Digital, no disponible actualmente a nivel
nacional, lo que permitiría realizar a futuro estudios novedosos por ejemplo en dinámica celular
tumoral.
5 horas semanales
Integrante del Equipo
RRHH formados en el proyecto:
Doctorado:2
Equipo:
Juan Llaguno , J R ALONSO / J ALONSO (Responsable) , FEDERICO LECUMBERRY , MIGUEL AROCENA , A FERNÁNDEZ , A E Silva
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ANII-FMV-1-2019-1-156126 Microscopio dentro de incubador de células: desarrollo de un sistema compacto de enfoque automatizado para monitoreo prolongado en tiempo real con aplicación a nuevos ensayos de migración y proliferación en carcinoma oral (08/2021 - 08/2022 )
La posibilidad de monitorear células en tiempo real por largos períodos de tiempo es una
herramienta clave en muy diversas aplicaciones, como el screening de nuevos fármacos o ensayos
de la dinámica proliferativa e invasiva de células tumorales. Se trata sin embargo de un proceso muy
costoso, que frecuentemente requiere de un microscopio con jaula de control así como de sistemas
de corrección de la deriva de foco habitual en registros largos. El objetivo central de este proyecto
es la creación de una alternativa de bajo costo a este proceso mediante el desarrollo de un
microscopio compacto que quepa sin dificultad en un incubador de células, cuyas piezas de montaje
específicas se puedan fabricar utilizando tecnología de impresión 3D, cuya óptica incorpore una
lente de foco ajustable eléctricamente para realizar un enfoque en Z completamente no mecánico y
que permita, mediante la incorporación de una platina móvil en el plano XY, la evaluación de
diferentes condiciones experimentales simultáneamente. Para ello, implementaremos también
nuevas metodologías de cultivo celular, tales como cámaras de cultivo con múltiples micro-pocillos,
que harán posible aplicar el microscopio compacto a la biotecnología, la salud humana y animal y la
investigación biomédica. En particular, desarrollaremos ensayos de proliferación, así como de
migración 3D -aprovechando la capacidad de barrido axial de nuestro sistema óptico-, y
evaluaremos en un mismo registro las respuestas celulares a diferentes fármacos con actividad
anti-proliferativa o anti-metastática, respectivamente, usando células de carcinoma oral, un tipo de
tumor agresivo y de alta prevalencia en Uruguay.
10 horas semanales
Integrante del Equipo
RRHH formados en el proyecto:
Maestría/Magister:2
Doctorado:1
Equipo:
Juan Llaguno , J R ALONSO / J ALONSO (Responsable) , MIGUEL AROCENA (Responsable) , A FERNÁNDEZ , A E Silva
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Ruteo y metrología en redes sobrepuestas utilizando el paradigma de redes definidas por software (03/2018 - 12/2020 )
Código: FMV_1_2017_1_135526 En Internet los flujos de datos se encaminan de acuerdo a las políticas del protocolo Border Gateway Protocol (BGP). Los caminos generados por este protocolo pueden no ser óptimos desde el punto de vista de la calidad de servicio (QoS). Por otro lado, por razones de privacidad o estrategias para la distribución de contenido, se han desarrollado desde hace varios años las redes sobrepuestas (Overlay Networks, ON), que permiten un control de los flujos, del tráfico o el encaminamiento sin necesidad de tener acceso a los equipos de los operadores o proveedores de servicios de Internet (ISP). La proliferación de aplicaciones y servicios en la nube requiere múltiples servidores, alojados en datacenters ubicados en varios puntos de presencia en el mundo, interconectados frecuentemente mediante una ON. Estos datacenters tienen altos requerimientos de conectividad con alta tolerancia a fallos en el ruteo y el soporte para aplicaciones fuertemente dependientes de la QoS. En este proyecto, nuestra aproximación a los problemas anteriores se basa en realizar aportes en dos ejes principales : A) El desarrollo de técnicas selectivas de monitoreo del estado de la red y de ruteo sensible a la calidad de servicio. B) La aplicación del paradigma de Redes Definidas por Software (SDN) para definir una arquitectura que brinde el soporte y permita desarrollar un sistema de ruteo sobre una ON (independiente de la colaboración de los ISPs por donde pasa el tráfico entre los nodos de la ON), sensible a la calidad de servicio y escalable como el desarrollado en el eje A. También nos planteamos como objetivo la consolidación de un equipo humano de investigadores en la temática del proyecto.
10 horas semanales
Integrante del Equipo
Concluido
RRHH formados en el proyecto:
Maestría/Magister:3
Financiación:
Agencia Nacional de Investigación e Innovación, Uruguay, Apoyo financiero
Equipo:
Juan Llaguno , Gabriel Pablo GÓMEZ SENA , Eduardo Alfonso COTA FERNANDEZ , Claudina Isabel RATTARO EUGUI , Martín RANDALL CARLEVARO , Martin Fernandez FERNANDEZ BON , Santiago Manuel Bentancur Placeres , Pablo Javier BELZARENA GARCIA (Responsable)
Areas de conocimiento:
Ingeniería y Tecnología / Ingeniería Eléctrica, Ingeniería Electrónica e Ingeniería de la Información /
Telecomunicaciones /
Internet