En una nueva entrega de la serie “Nuevos doctores/as del IB”, el Doctor en Ciencias de la Ingeniería Gastón Alonso cuenta de qué se trató su tesis. En la actualidad continúa investigando en el área de materiales con memoria de forma con aplicaciones en la salud.
Fecha de publicación: 15/12/2023
“Desarrollo e implementación de un modelo mecanobiológico aplicado al diseño de dispositivos ortopédicos”: así se tituló la tesis de Doctorado en Ciencias de la Ingeniería de Marcelo Gastón Alonso. En otras palabras, investigó cómo modelar el crecimiento de los huesos para ayudar a crear dispositivos ortopédicos más “inteligentes”. En esta entrevista, cuenta de qué se trató esta investigación, cómo fue estudiar en el Balseiro y cómo siguió su vida después de recibirse.
Gastón Alonso tiene 33 años y es oriundo de San Martín, Mendoza. Es Ingeniero Mecánico egresado en 2015 y Magíster en Ingeniería, graduado en 2018 en el Instituto Balseiro (IB). En junio de 2023 defendió su tesis en este mismo instituto, que depende de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y la Universidad Nacional de Cuyo (UNCUYO). En esta entrevista brinda detalles de su investigación de Doctorado y también opina sobre cómo es estudiar en el Balseiro.
Sus directores de tesis del Doctorado en Ciencias de la Ingeniería fueron los investigadores Graciela Bertolino y Alejandro Yawny. Su investigación se llevó a cabo en el Laboratorio de propiedades mecánicas de la División Física de Metales, perteneciente a la Gerencia Física de la CNEA, con becas del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) y CNEA. En la actualidad, trabaja en el mismo grupo ahora investigando más potenciales aplicaciones de aleaciones con “memoria de forma” para la construcción de distintos dispositivos ortopédicos.
“Mi trabajo involucra distintos aspectos de ciencia de materiales, así como de diseño de dispositivos usando distintas herramientas” cuenta. Además da clases en la materia “Laboratorio II” para Ingeniería Mecánica del Balseiro. En su tiempo libre, tocaguitarra y el piano y hace deportes, como salir a la montaña, esquiar, practicar kayak o ciclismo.
-¿Cuándo y por qué iniciaste la carrera de Doctorado en Ciencias de la Ingeniería en el Instituto Balseiro?
-Comencé mi Doctorado a mediados del 2018. La razón por la que decidí volver al Instituto Balseiro luego de la carrera de grado fue que siempre supe que es un lugar con lo necesario para hacer ciencia del más alto nivel, que enfocada adecuadamente puede tener un impacto directo en la sociedad que pagó toda mi carrera. De alguna forma siempre me pareció que nuestro país necesita eso y tanto el CAB como el IB son lugares desde donde pueden hacerse ese tipo de aportes. El Doctorado en sí fue solamente la excusa y la forma para ir detrás de ese objetivo. Tengo que agradecer infinitamente a mis directores porque además de haber sido fundamentales para mi formación de grado, comparten esa visión y me dieron el espacio, el apoyo y el ejemplo para trabajar de manera acorde a eso durante el doctorado.
-¿De qué se trata tu tesis?
-La motivación principal de mi tesis fue aplicar conocimiento ya existente en la División Física de Metales sobre aleaciones con memoria de forma a problemas de la medicina. Básicamente, se aprovecha que estas aleaciones permiten ejercer esfuerzos mecánicos controlados y estables de forma relativamente “fácil”. Esto es sumamente útil para distintas aplicaciones en ortopedia que requieren hacer esfuerzos correctivos sobre el cuerpo humano para tratar distintas desviaciones del crecimiento, durante la niñez y la adolescencia. Es algo similar a lo que ocurre con los conocidos “brackets” (N. de la R.: o aparatos) que se usan para ortodoncia.
-¿Entonces qué buscabas resolver?
-El principal vacío de conocimiento que había para poder implementar este concepto era la magnitud que deben tener dichos esfuerzos. Por eso mi tesis se orientó principalmente a describir matemáticamente y calcular cómo las fuerzas que generan los distintos aparatos ortopédicos influyen sobre los mecanismos biológicos asociados al crecimiento. El principal resultado que obtuve fue un modelo matemático de estos fenómenos, que pudimos utilizar para desarrollar prototipos, algunos de los cuales se probaron efectivamente en pacientes.
-O sea, ¿hiciste un modelo matemático sobre el crecimiento biológico de los huesos y lo vinculaste con los efectos de aparatos ortopédicos?
-Exactamente eso. El modelo que hice describe puntualmente el crecimiento de los huesos, y se vincula con el diseño de ortesis porque incorpora el efecto de las fuerzas que éstas hacen, para poder tener una estimación de su efectividad antes de ser usadas por pacientes que las necesitan. Aquí hay una sutileza en la terminología, todos estamos acostumbrados a escuchar hablar de prótesis, que son aparatos ortopédicos que reemplazan partes del cuerpo humano (p. ej., una prótesis de cadera). Las ortesis son aparatos que sirven de soporte o hacen fuerzas sobre el cuerpo humano, como por ejemplo una rodillera, y con este tipo de aparatos trabajamos.
-¿Podrías contar algún caso que esté incluido en tu tesis con una aplicación concreta?
- Puntualmente, trabajamos con médicos de Bariloche y pudimos probar varios prototipos de ortesis para el tratamiento de pie equino y equino varo. Básicamente, se trata de anormalidades del crecimiento que hacen que la posición del pie de la persona se altere: queda extendido y desviado “hacia adentro”. El origen de estas patologías en general está asociado a los tejidos blandos, no a los huesos, y el tratamiento usual consiste en utilizar una férula rígida que posiciona el pie adecuadamente. Para mi tesis utilizamos materiales con memoria de forma y desarrollamos férulas flexibles, que ubican el pie del paciente de acuerdo a lo prescrito por el médico, pero permiten el movimiento, lo cual llevaría aparejados menos efectos negativos sobre la marcha, la circulación sanguínea, etcétera.
-¿Y con respecto a patologías de crecimiento óseo?
-Respecto a las patologías del crecimiento óseo, evaluamos que el riesgo de implementar su uso con pacientes todavía era demasiado elevado, fundamentalmente porque el concepto de tratamiento propuesto no se había probado antes. Por eso avanzamos con el estudio ingenieril del problema. Para esto fue que generamos el modelo del que hemos hablado, y con esa información pudimos diseñar un prototipo que esperamos que, luego de algunas etapas de evaluación más, en el mediano plazo se pueda probar en pacientes.
-¿Qué significa que el material con que está hecha la pieza tenga “memoria de forma”?
-Básicamente, se trata de materiales que pueden deformarse y recuperar su forma original cuando se cambia su temperatura, por eso se dice que tienen “memoria”. Además tienen otras propiedades, en particular, el ser pseudoelásticos. Esto último quiere decir que pueden, aplicándoles una fuerza aproximadamente constante, deformarse en gran medida y recuperar su forma original una vez que se retira la misma. Esta propiedad es la que resulta más útil para fabricar dispositivos ortopédicos.
-¿Qué es lo que más te gustó de tu Doctorado?
-Me gustaron muchas cosas, pero fundamentalmente que logramos que fuera, dentro de lo específico de un Doctorado, una investigación bastante amplia. Si bien trabajé mucho con problemas computacionales y elementos finitos, entre otros temas, también tuve que hacer caracterizaciones experimentales de materiales, diseñar dispositivos que construimos usando herramientas como la impresión 3D… Y hacer un poco de corte y confección también. Lo que más satisfacción me dio sin dudas fue que pude ver algunos de esos dispositivos siendo utilizados por pacientes pediátricos, con resultados bastante promisorios.
-¿Qué balance general hacés de tu experiencia durante el Doctorado en el Balseiro?
-Fue un proceso muy positivo en la gran mayoría de los aspectos y siento que crecí muchísimo. Haber participado de la dirección de proyectos integradores de Ingeniería también me sumó mucho, porque entendí lo que significa formar recursos humanos y, salvando las distancias, aprendí estando de ambos lados del mostrador: como director y dirigido. Me tocó vivirlo con la pandemia de por medio y eso me dejó muchas enseñanzas sobre lo que representa la ciencia para nuestra sociedad y nuestras autoridades. Si bien nosotros tenemos muy claro el impacto y la importancia que tiene, sentir en carne propia que se nos impidiera acceder a los laboratorios mientras se habilitaban cualquier otro tipo de actividades fue bastante duro. Eso me mostró que no hay una comprensión clara de lo que hacemos y que el hecho de que los resultados de una investigación se ven en el largo plazo lleva a percibir la ciencia como algo “no esencial”. Sobre todo para nuestro país es imprescindible. Tenemos que hacer más para que la importancia de la ciencia y la técnica se entienda fuera del ámbito en el que nos movemos todos los días. En ese sentido hay una frase de Houssay que sigue vigente y siempre tengo presente: sin investigación científica y técnica, ningún país moderno puede sobrevivir. Se estanca y se atrasa.
-¿Realizaste estadías en otros lugares dentro del Doctorado? ¿Y qué planes tenés ahora, a partir de tu egreso del Doctorado?
-No realicé estadías en otros lugares durante el Doctorado. Mi desafío ahora es continuar con la línea de investigación que comenzamos con mi tesis y ampliarla aún más. No pierdo de vista el objetivo de producir resultados con un impacto directo en la resolución de problemas concretos de nuestra sociedad. Hay mucho trabajo por hacer en ese sentido y me gustaría hacerlo para mi país.
-¿Querés contar qué es lo que te apasiona de la ingeniería y cómo nació tu vocación?
-Creo que lo que define una pasión es que no se puede explicar con palabras, y por eso no consigo verbalizar una respuesta a la pregunta. Sí puedo decir que me cuesta más esfuerzo irme del laboratorio que levantarme para venir. Por eso mismo no sabría decir cómo nació mi vocación, aunque siento que estuvo ahí desde siempre. Influyeron en eso lo mucho que leí de chico, mis viejos y que siempre tuve acceso a herramientas, fuentes, frascos y algún que otro químico que no debería haber estado a mi alcance para jugar. Creo que la cosa empieza con una forma de curiosidad que no sé bien cómo se genera, pero que lo lleva a uno a probar cosas “a ver qué pasa”. De las que recuerdo, creo que la que primero me surge es usar la olla a presión de mi mamá de caldera para mover algún motorcito “ad hoc”. Creo que tengo más recuerdos de ese tipo que espacio para contarlos.
-¿Qué consejo te darías a vos mismo si pudieras hablar con tu versión del inicio de la carrera?
-Lo principal que aprendí es que el tiempo pasa rápidamente y no hay que desperdiciarlo, sobre todo porque seguir teniéndolo para ejecutar planes pensados y repensados no está de ninguna manera garantizado. Hay cosas que requieren su maduración, pero la gran mayoría requiere ponerse en movimiento, probar, fallar y seguir adelante. Darse cuenta de que algo es una mala idea y descartarlo a tiempo es una de las mejores cosas que pueden pasar.
-¿Nos podrías decir en pocas palabra qué valorás más de tu paso por el IB?
-En el IB hay una atmósfera especial, donde parece que todo es posible trabajando bien. El límite lo ponemos nosotros.
*Papers vinculados con el Doctorado;
https://www.nature.com/articles/s41598-023-29254-z
https://link.springer.com/article/10.1007/s10237-022-01608-y
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1751616121005774?via%3Dihub
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021929020303286?via%3Dihub
*Más entrevistas de la Serie:
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Por Laura García Oviedo
Crédito foto: Ramiro Sáenz Valenzuela
Área de Comunicación Institucional y Prensa (ACIyP)
Instituto Balseiro, San Carlos de Bariloche,15/12/2023
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