El Instituto deSalud Carlos III, dependiente del Ministerio de Ciencia e Innovación, haacordado financiar, con cargo a la Convocatoria Extraordinaria de Proyectos deInvestigación sobre el SARS-CoV-2 y la enfermedad COVID-19, la propuestapresentada por un grupo de investigadores pertenecientes a diferentesinstituciones radicadas en Andalucía para el diseño de un prototipo capaz dedetectar el virus SARS-CoV-2 depositado sobre superficies de distintosmateriales mediante el uso de tecnologías ópticas ya existentes combinadas conInteligencia Artificial (IA). Este avance supondría una gran contribución a losesfuerzos por contener la pandemia y evitar nuevos contagios, ya que permitiríadetectar con precisión las superficies contaminadas por el coronavirus.
Este grupo deinvestigadores está integrado por representantes de la Escuela Técnica Superiorde Ingeniería de la Universidad de Sevilla, el Hospital Universitario Virgendel Rocío, el Instituto de Biomedicina de Sevilla, la Red Andaluza de diseño ytraslación de Terapias Avanzadas (RAdytTA), el TEDAX-NRBQ de la Policía Nacional,el Observatorio Astronómico de Calar Alto (CAHA, Almería), el Proyecto HUMAINTdel Joint Research Centre (JRC) de la Comisión Europea y CorporaciónTecnológica de Andalucía (CTA). Sus miembros decidieron hace varias semanasreorientar proyectos de investigación que ya tenían en marcha hacia la luchacontra el coronavirus. Este nuevo proyecto está siendo presentado en estos díasen diversas plataformas y foros internacionales sobre las aplicaciones de la IAen relación con el virus y la pandemia COVID-19.
El objetivo delnuevo proyecto, dado que en la actualidad no existen métodos de detección yvisualización de la presencia del virus en superficies, es desarrollar unprototipo portátil que combinaría sistemas de lectura de imágenesmultiespectrales, tanto en el rango óptico (de ultravioleta a infrarrojotérmico) como en el rango de terahercios, métodos de análisis mediante ópticacomputacional e Inteligencia Artificial (machine learning).
Esto permitiríael análisis rápido y sin contacto de las zonas contaminadas por medio de lageneración de mapas de distribución espacial de estas imágenes en el campo devisión captado por el dispositivo. Ello supondría un gran avance en cuanto adisponer de métodos que ayuden a la limpieza y descontaminación de dispositivosmédicos e instalaciones y a la reducción del contagio por contacto.
El equipo decientíficos, liderado por el catedrático Emilio Gómez González, director delGrupo de Física Interdisciplinar del Departamento de Física Aplicada III de laETS de Ingeniería de la Universidad de Sevilla, ya venía trabajando en eldesarrollo de tecnologías ópticas y fotónicas avanzadas y de inteligenciaartificial, aplicadas a diferentes campos.
Esta investigaciónno contempla pruebas en pacientes ni interferirá en los procedimientosclínicos, de diagnóstico o tratamiento del Covid-19. La misma se centrará en latoma de imágenes de muestra tanto en zonas contaminadas por el virus como enzonas limpias, para que mediante el uso de algoritmos de InteligenciaArtificial (machine learning), se puedan extraer conclusiones que permitanavanzar en el desarrollo del prototipo.
Un gran desafío
Las mayoresdificultades del proyecto, que entraña un gran desafío científico ytecnológico, radican tanto en la escasa información de que se dispone acercadel virus ?en cuanto a sus características físicas, mecanismos de interacción yde depósito sobre superficies, interacción con la luz? como en su tamaño,apenas 120 nanómetros (un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro).
Para ello seplantean explorar la práctica totalidad del rango óptico, incluyendo las bandasultravioleta, el espectro visible, el infrarrojo y hasta la banda deterahercios, algunas de las cuales ya se están utilizando con éxito paradeterminar propiedades ópticas y electromagnéticas de otros tipos de virus,incluso más pequeños que este SARS-CoV-2.
Aunque losinvestigadores parten de tecnología ya disponible, el problema al que seenfrentan, la visualización de zonas contaminadas no visibles para el ojohumano es muy complejo y la combinación de técnicas ópticas y de procesadopropuestas resultan muy innovadoras.
Según loscientíficos embarcados en este proyecto, en sólo tres meses podrían empezar aobtenerse los primeros resultados, si bien la investigación se plantea unhorizonte de unos ocho meses. El grupo de investigadores publicará en abiertolos resultados científicos que vaya obteniendo en el transcurso de lainvestigación, y también los diseños y dispositivos que se desarrollen, paraposibilitar su utilización y mejora por la comunidad internacional.
Trayectoria del equipo multidisciplinar
Lasinstituciones y los investigadores que participan en la investigación aportanal proyecto una experiencia amplia en los campos de estudio más directamenterelacionados con la misma. Así, el Grupo de Física Interdisciplinar (GFI) delDepartamento de Física Aplicada III de la ETS de Ingeniería (ETSI) de laUniversidad de Sevilla, bajo la dirección del catedrático Emilio GómezGonzález, tiene experiencia en el diseño, desarrollo y puesta en funcionamientode tecnologías ópticas, sistemas y métodos de procesado de imagen enaplicaciones de muy alta complejidad y entornos muy demandantes (neurocirugía ycirugía fetal, entre otros).
El HospitalUniversitario Virgen del Rocío, centro de referencia del Servicio Andaluz deSalud (SAS), y el Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBIS), cuentan condilatada experiencia en coordinación médica, aspectos clínicos yepidemiológicos, así como en la realización de pruebas en el entorno sanitario,siendo en la actualidad uno de los centros más destacados en la lucha contra lapandemia del COVID-19. La coordinación de los numerosos servicios que colaboranen este proyecto corre a cargo de los doctores José Miguel Cisneros, JavierPadillo y Javier Márquez y la parte técnica por el Servicio de Electromedicina,dirigido por José D. Sanmartín.
Por su parte, elárea preclínica de la Red Andaluza de diseño y traslación de Terapias Avanzadas(RAdytTA), dirigida por la Dra. Rosario Sánchez, por su experiencia en biologíamolecular y biotecnología, aporta su capacidad de síntesis y análisis de virus,mientras que el Observatorio Astronómico de Calar Alto, dirigido por el Dr. JesúsAceituno, está considerado como el observatorio astronómico más importante dela Europa Continental y aporta equipamiento óptico especializado.
El GrupoTEDAX-NRBQ de la Policía Nacional en Sevilla, a cargo del Inspector José M.Navas, es especialista en coordinación operativa y realización de pruebas enentornos generales, del mismo modo que los investigadores del Proyecto HUMAINTdel Joint Research Centre (JRC) de la Comisión Europea, liderado por la Dra.Emilia Gómez, y con sede en el PCT Cartuja de Sevilla, son expertos en machinelearning y en los aspectos éticos y sociales de la Inteligencia Artificialaplicada a la Medicina y la Salud. Asimismo, el JRC tiene una iniciativatransversal de investigación relacionada con el coronavirus que incluye a todassus sedes en Europa y en la que, entre otras líneas de trabajo, se hadesarrollado un material especial de control para los tests. Por su parte,Corporación Tecnológica de Andalucía (CTA), es especialista en transferencia detecnología y difusión de resultados de investigación al tejido productivo.