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MEDICIÓN In silico DE LAS PROPIEDADES CONSTITUTIVAS DE LA SANGRE

 

K Ngo 1, E Escala 1, M Tenorio 2, C Spadafora 3, C Medina 4, G González 4, M Zambrano 4

 

1. Universidad de Panamá, 2. Universidad Latina de Panamá, 3. Instituto de Investigaciones Científicas y Servicios de Alta Tecnología de Panamá, 4. Universidad Tecnológica de Panamá

 

En la actualidad existen múltiples aplicaciones que utilizan ondas electromagnéticas para realizar estudios científicos de materiales biológicos, tales como: la comunicación a nano escala y la administración inteligente de fármacos a nivel molecular, entre otros. De igual forma están las aplicaciones utilizadas en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades en el campo de la medicina.

El uso efectivo de estas señales electromagnéticas en dichas aplicaciones requiere conocer el comportamiento de las propiedades constitutivas de los materiales biológicos en función de la frecuencia y el rango de energía de las ondas electromagnéticas.

La mayoría de los estudios sobre comportamiento de materiales biológicos en relación con ondas electromagnéticas, que aparecen en la literatura científica están basados principalmente en la experimentación y solo algunos en modelos matemáticos que usan las leyes de Maxwell. Entre los métodos que se utilizan están la electrorotación, la espectroscopia, la resonancia magnética, entre otros. Los resultados encontrados sugieren un comportamiento dinámico de los materiales biológicos distinto dependiendo del método para los mismos rangos de frecuencia. No existe un modelo generalizado del comportamiento de estos materiales; por ende, resulta de gran importancia disponer de un método que permita modelar los materiales biológicos antes de realizar una prueba experimental. De allí la importancia del modelado in silico., el cual es el modelo computacional de sistemas biológicos. En nuestro caso utilizamos el modelado in silico basado en el método de elementos finitos (FEM), que es una técnica numérica en donde se divide un modelo en varias partes más simples conocidas como elementos finitos.

Este trabajo tiene como objetivo desarrollar un modelo in silico de la sangre (material biológico) y analizar las propiedades magnéticas y eléctricas de la misma a partir del modelado. El estudio propuesto utiliza el modelo computacional de una cavidad resonante rectangular operando a 2.45GHz en el modo TE101 con un soporte y una muestra de sangre, usando el software ANSYS Electronic Suit. Los resultados obtenidos son comparados con los resultados mostrados en literatura científica esa frecuencia por otros métodos. Sin embargo, los parámetros de nuestro modelo se utilizan para luego validar los resultados computacionales a partir de un modelo físico de referencia que tiene estos mismos parámetros y poder en un futuro de manera más precisa cuantificar niveles de diferenciación entre el modelado y la experimentación física. Una vez validados los resultados simulados nuestro estudio permitirá realizar estudios por simulación antes de experimentaciones físicas, reduciendo tiempo y costos de las mismas.

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