Stevia rebaudiana (Asteraceae) (hierba dulce), originaria de Paraguay, es una especie de alta demanda a nivel mundial, debido a su empleo como edulcorante natural (productos para endulzar) sin calorías, así como por sus propiedades medicinales. Esta planta produce metabolitos secundarios en las hojas, denominados glicósidos de esteviol (esteviósido y rebaudiósido), que constituyen del 10 al 20% del peso seco de la hoja, estos son responsables de su poder edulcorante. Existe evidencia documentada del uso medicinal de los esteviósidos como hipoglicémicos y antibióticos. En muchos países, se emplea para el tratamiento de la obesidad y de la diabetes, principalmente, además se utiliza en la fabricación cremas de uso tópico y en tratamientos dentales por poseer efectos antibióticos en cepas Staphylococcus y Streptococcus. Por el creciente interés económico de esta especie, actualmente su cultivo se ha extendido a muchos países como China, Taiwan, Malasia, Canadá, Japón y Sur América. La Stevia rebaudiana no se distribuye en forma natural en Costa Rica, hace algunos años se importó material de una variedad silvestre, que ha sido propagada en forma vegetativa, ya que el cultivo por semillas muestra bajos porcentajes de germinación. Por lo que, en el país, no ha sido cultivada a escala para la explotación comercial, a pesar de que existe interés de varias empresas y de grupos de agricultores en su cultivo y comercialización. Las investigaciones en Stevia rebaudiana, lideradas por investigadores del ITCR, que se realizaron entre el 2003 y el 2013, han sido la plataforma para la formulación de la presente propuesta, que incluye: el escalamiento del cultivo in vitro de dos variedades: silvestre y Morita II, la optimización de los métodos de detección y cuantificación de los esteviósidos, evaluación de las dos variedades, en campo. Además se realizarán pruebas de actividad antioxidante en los extractos de hoja de la planta, para la elaboración de dos prototipos, el primero para la fabricación de una crema regenerativa y antibiótica, y el segundo para la realización de ensayos que demuestren su capacidad hipoglicemiante, para su posible empleo en diabético.

Stevia rebaudiana, inmersión temporal, esteviósidos, antimicrobiano, hipoglicémico.

• Subárea asociada: Biotecnología de la Salud, Agricultura, forestal, Pesca, Biotecnología Agrícola

La cebolla (Allium cepa) y el chile dulce (Capsicum annun) son dos hortalizas de alto consumo per cápita en el país, sus áreas de siembra se han incrementado con el paso de los años. Estos dos cultivos requieren de paquetes de agroquímicos, que elevan considerablemente el costo de producción y pueden impactar negativamente el ambiente y la calidad de vida de los productores y consumidores. El hongo Trichoderma asperellum, obtenido de investigaciones anteriores, ha mostrado tener un efecto benéfico importante en el control de enfermedades de la raíz, sin embargo, el uso del microorganismo como tal presenta varios inconvenientes técnicos y de mercado que limitan su uso en forma masiva por parte de los agricultores. Una solución a este problema puede ser el uso de un biofiltrado de la fermentación del microorganismo, para producir el hongo y obtener en su forma líquida una mezcla de metabolitos secundarios y enzimas extracelulares. El uso de metabolitos empieza a tomar auge en la producción agrícola moderna, pero su implementación debe basarse en datos científicos que avalen sus beneficios en las distintas etapas de un determinado cultivo. La siguiente investigación tiene como objetivo evaluar el efecto de Trichoderma asperellum y sus metabolitos secundarios en el desarrollo radicular y productividad de cebolla y chile dulce en invernaderos. Además esta investigación forma parte de la tesis doctoral de uno de los investigadores, para crear un prototipo de producto en un plazo de 5 años, diseñado para el control de complejos fúngicos que causan enfermedades radiculares en cebolla, ajo, chile dulce y hortalizas en general.

Manihot esculenta, yuca, micropropagación aclimatización, cuero de sapo.

• Subárea asociada: Biotecnología Agrícola

Evaluación de la interactividad del Plasma DBD sobre la viabilidad celular de fibroblastos murinos cultivados in vitro

El uso de plasmas para medicina es un campo innovador y emergente que combina física de plasmas, ciencias de la vida y medicina clínica. En una perspectiva más general, la aplicación médica de la física de plasma puede ser subdividida en dos enfoques. (i) Uso indirecto del plasma o técnicas suplementarias del plasma para tratar superficies, materiales o dispositivos para conseguir cualidades específicas para posteriores aplicaciones médicas especiales, y (ii) la aplicación de plasma en el cuerpo humano o animal para obtener efectos terapéuticos basados en la interacción directa del plasma con tejidos.

La presente actividad de fortalecimiento busca explorar esta nueva área de investigación en Latinoamérica.  Mediante  pruebas preliminares de laboratorio se busca evaluar el efecto de la interacción del plasma creado en un dispositivo de Plasma Atmosférico NoEquilibrado (APNP) sobre la viabilidad celular de un cultivo de fibroblastos murinos in vitro. Lo anterior responde a la visión de aplicar el plasma en el cuerpo humano o animal para conseguir efectos terapéuticos basados en la interacción directa del plasma con tejidos. Esta actividad de fortalecimiento une dos grupos de investigación del TEC: el de plasma y el de ingeniería de tejidos. Las pruebas preliminares de laboratorio permitirán definir la factibilidad de formular un proyecto de investigación en la línea de plasmas para medicina en nuestra institución.

Plasmas para medicina, barrera de descarga dieléctrica, viabilidad celular, Citotoxicidad

• Subárea asociada: Ciencias de la Salud

Vigencia: De 2014 hasta 2015

La agricultura convencional utiliza agroquímicos para controlar las plagas y enfermedades que atacan los diferentes cultivos. La utilización masiva y excesiva de los productos químicos provoca contaminación ambiental y favorece la resistencia por parte de los insectos y los fitopatógenos. Esto conlleva a que año tras año se aplique mayor cantidad de producto químico para obtener un resultado favorable. Los microorganismos biocontroladores no generan resistencia, además, son ecológicamente amigables e inocuos para el ser humano, sin embargo, uno de los mayores problemas es su producción a gran escala para satisfacer la demanda de los agricultores. Al encontrar y aislar la bacteria endófita Burkholderia cepacia, como resultado obtenido en el marco de la primera etapa financiada por el CONICIT, en donde se comprobó su alto potencial como agente biocontrolador de enfermedades vegetales, se plantea continuar investigando este microorganismo. Es por esta razón, que se plantea una segunda etapa en donde se caracterice la cepa molecularmente mediante la amplificación de secuencias conservadas de regiones ribosomales 16S. Posteriormente, continuar con el escalamiento de la bacteria a nivel de microbiorreactores de 7 ml en donde se estandarizarán las condiciones de temperatura, pH y medio de cultivo óptimo para la obtención de biomasa y una vez definidas estas variables, escalar el proceso a un biorreactor de 3,7 l en donde se aplicarán las mejores condiciones obtenidas en la fase anterior y se probarán principalmente las variables de agitación y aireación (KLa) en cada biorreactor, validando el escalamiento estadísticamente. En cada uno de los pasos de escalamiento, se tomarán muestras para realizar pruebas de control biológico contra los hongos Colletotrichum sp. y Phytophthora sp. in vitro, en placas Petri en el laboratorio, y ex vitro, inoculando plantas de higo, con el fin de evaluar el potencial inhibitorio del crecimiento de los fitopatógenos en cada etapa del escalamiento. Con el proyecto, se pretende generar información que permita visualizar el potencial de escalamiento y biocontrol de Burkholderia cepacia contra estos dos hongos fitopatógenos con miras a la obtención de un producto comercial biológico que satisfaga las necesidades de los agricultores en el manejo de sus cultivos.

Burkholderia cepacia, control biológico, escalamiento, biorreactor, fitopatógeno.

• Tipo de proyecto: Investigación
• Área asociada: Ingeniería y Tecnología
• Subárea asociada: Biotecnología Ambiental

Evaluación agronómica fitosanitaria y agroindustrial de dos cultivares foráneos de papa (Solanum tuberosum) con potencial comercial en Costa Rica

Vigencia: De 2016 hasta 2017

El Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR), la Universidad de Costa Rica (UCR), la Universidad Nacional (UNA), Ministerio de Agricultura y Ganadería (MAG)- Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) y la empresa privada, en el pasado trabajaron en forma conjunta, por un periodo de más de 10 años, en el desarrollo de un paquete tecnológico para la producción de semilla de papa (S. tuberosum). En la actualidad el sector papero nuevamente carece de materiales que satisfagan sus necesidades debido al rezago en investigaciones aplicadas a este cultivo en Costa Rica. Es por esta razón, que el INTA ha solicitado la colaboración del ITCR y la UCR para evaluar agronómica, fitopatológica y agroindustrialmente dos cultivares foráneos de papa, provenientes del Centro Internacional de la Papa (CIP) con potencial comercial para el sector.

Para la evaluación agronómica se determinará la adaptación de los cultivares a dos estratos altitudinales, así como parámetros morfológicos y de resistencia a patógenos. Para el incremento de material se emplearán técnicas de cultivo in vitro. Los análisis fitosanitarios para los virus PLRV, PVY y PVX y el principal áfido vector Myzus persicae de PVY y PLRV, se realizarán mediante técnicas moleculares y de microscopía electrónica. Además estos cultivares serán analizados nutricionalmente con el fin de explorar las posibilidades agroindustriales de fritura y tueste.

Papa, cul vares, PVX, PVY, PLRV, MET

• Tipo de proyecto: Investigación
• Área asociada: Ciencias Agronómicas
• Subárea asociada: Biotecnología Agrícola

Impulso tecnológico a los sistemas agroforestales para la producción sostenible de fibras naturales para exportación: cultivo de abacá (Musa textilis Née) como alternativa versátil  para productores rurales en Costa Rica

HOPE-TEC: Prototipo de respiradores tipo N95 alternativos (mascarillas y máscaras faciales) fabricados con materiales y procesos accesibles

El virus SARS-CoV2 se transporta en pequeñas gotículas (aerosol) que ingresan por la nariz, ojos y boca, con un tiempo de 4 a 72 horas de permanencia en superficies [1]. La principal protección ante el contagio es evitar el contacto con estos fluidos [2]. Debido a la evolución de la pandemia, se ha incrementado el uso del equipo de protección personal, con un efecto directo sobre el costo de venta y su disponibilidad; lo cual ha generado propuestas de tipo artesanal, mismas que han generado dudas respecto al nivel de protección que brindan, ya que el riesgo asociado es alto. Por lo anterior, es que las mascarillas clasificadas como N95 se convirtieron en poco tiempo en un producto de alta demanda en todo el mundo, ya que brinda protección de vías respiratorias contra partículas sólidas y líquidas. Este proyecto pretende ofrecer prototipos de equipo de protección en apoyo a la emergencia del COVID-19, que serán sometidos a ensayos que brindarán criterios técnicos específicos sobre su respuesta a los fluídos y material particulado. Tomando en consideración criterios de diseño, acceso a materiales y posibilidad de fabricación, se plantean dos soluciones que cumplan con las mismas normas y estándares de calidad exigidos a nivel internacional.

[1] World Health Organization. (2020). Q&A on corinaviruses (COVID-19). How long does the virus survive on surfaces?
[2] World Health Organization. (2020). Coronavirus disease 2019 (COVID-19) Situation Report (Report No. 73). World Health Organization.

Palabras clave: SARS-CoV 2, mascarillas, respiradores, eficiencia de filtración, prueba de ajuste cuantitativa

Periodo de ejecución: Del 13 de julio del 2020 al 31 de diciembre del 2020

Área: Ingeniería y Tecnología

Sub área: Ingeniería Médica

Escuelas participantes:
Proponente Escuela de Ingeniería en Ciencia de los Materiales
Participante Escuela de Biología, Escuela de Química, Seguridad e Higiene Laboral

Después de la sangre, el hueso constituye el tejido más utilizado en cirugía reconstructiva. Se hace necesario el establecimiento de los protocolos para la extracción, procesamiento y esterilización de las piezas extraídas. Dentro de los métodos más utilizados de esterilización de hueso se encuentra la irradiación gamma, para la cual se debe procurar que la radiación penetre totalmente el tejido. La dosis considerada estándar de oro son 25kGy, sin embargo, algunos estudios, mencionan que es insuficiente, por lo que aplican dosis más altas, con lo que se corre el riesgo de alterar factores importantes como la estabilidad del colágeno, la estructura, resistencia biomecánica y capacidad ostoinductiva del hueso, mientras que, el uso de dosis más bajas compromete la esterilidad del tejido, elevando el riesgo de contaminación y trasmisión de enfermedades. Esta propuesta pretende establecer y validar los procedimientos para la ablación de hueso y su procesamiento para uso clínico, fomentando a la vez el uso del equipo de irradiación gamma en el área de salud y procurando el traslado de los resultados al sector salud. Existe una alta demanda de material biológico en los diferentes centros de salud del país.

Objetivo General:

Estandarizar y validar los procedimientos de procesamiento de hueso para su uso terapéutico.

Investigadores:

Laura Calvo Castro

Carolina Centeno Cerdas

Miguel Rojas Chaves

Andrea Ulloa Fernández

Walter Vargas Segura

Montserrat Jarquín Cordero

Main Objective:

To investigate the mechanisms of NRG2-mediated adaptive signaling in GABAergic cortical networks in vivo.

Researchers:

María Clara Soto Bernardini