Team:CIDEB-UANL Mexico/Software-Machine'sOverview/Español

El Objetivo de nuestro proyecto, es diseñar un sistema o herramienta que pueda automatizar el proceso de experimentación con nuestro proyecto. Una maquina que pueda habilitar al usuario para regular la temperatura de E-Coli, para poder producir Vip3Ca3 y transportarlo a diferentes contenedores mientras se mantiene el crecimiento de la populación de las bacterias, controlada.

En un sistema cerrado, el crecimiento de las Bacterias llega a un punto máximo aproximadamente después de un lapso de tiempo de 16 horas, después de eso, el crecimiento se mantiene constante. Después de este evento, las bacterias empiezan a morir, y no queremos eso… todavía. Para poder evitar la muerte de la población, ciertos procedimientos son tomados. Uno de ellos, es el congelar y mantener la populación a una temperatura entre los 4˚C, los cuales detienen la producción de las bacterias y el proceso de crecimiento, mientras se mantienen ´vivas´.

Hemos estado trabajando en el diseño de otro método, con la automatización en mente, como uno de los objetivos centrales. Se han pensado muchas otras ideas, pero solo 1 de ellas, será desarrollada. La meta, es hacerla real y que funcione. No es otro método para controlar o prevenir la muerte de E.Coli, ya que es más bien, una maquina que nos ayuda a crecer E.Coli y producir Vip3Ca3, antes de que nuestras bacterias mueran.

Proyecto de Regulación de Crecimiento y Producción, Maquina VIP-OMatic:

Este proyecto tiene el objetivo, descrito anteriormente, de producir Vip3Ca3 mientras regula el crecimiento y producción de la población de la bacteria. Es una maquina que nos ayuda con los experimentos. Esto es alcanzado utilizando el siguiente sistema:

El sistema consiste de 2 contenedores. El de la izquierda es un contenedor normal el cual le permite al calor ser transferido con facilidad. Denominaremos este contenedor, como el controlador de crecimiento. Debajo del controlador de crecimiento, hay un disipador de calor, el cual tiene la función de disipar el calor que hay en el contenedor. Hay un resistor, el cual tiene la función que consiste en proveer calor, eh incrementar la temperatura del medio, o solución colocada en el contenedor.

La caja en la derecha tiene un disipador de calor, y debajo un resistor, aunque sus posiciones en el proyecto real, están alternadas. El disipador de calor, solo enfría el sistema y los resistores lo calientan. Ya que el sistema no necesita estar congelado, un abanico de PC, debería funcionar bien. El control de crecimiento, utiliza más calor que enfriamiento.

El contenedor de la derecha será denominado, como controlador de producción. El material de este contenedor es el mismo del otro; de hecho, es un simple beaker. Tiene un disipador de calor, el cual transfiere el calor lejos del contenedor, para poder ‘enfriar’ un poco más la solución o el medio. El disipador de calor tiene un abanico, que actúa junto con lineamientos de aluminio/hierro para poder mantener el calor lejos del medio.

Su función es el de mantener el agua abajo de una temperatura amiente, alrededor de unos 20˚C. El resistor debajo, es usado si la temperatura baja mucho, lo cual es muy improbable pero dentro de un margen de posibilidad. En resumen, este contenedor usa mas enfriamiento que calentamiento, así que el resistor, es muy improbable que sea usado.

Ambos contenedores están conectados con un tubo transparente, el cual tiene una bomba de agua. Esto permite al agua, el ser bombeada de izquierda a derecha. La bomba es necesaria para comparar resultados entre ambos contenedores. El sistema cuenta con 2 sensores aprueba de agua, los cuales están en sus contenedores respectivos. Esto nos permite, ver la temperatura de los contenedores y recibir información de ellos. La bomba de agua esta hecha a mano, y es pequeña, lo suficiente como para transferir una pequeña cantidad de agua.

Se debe notar, que todo esto es manipulado eléctricamente. Esto es porque el sistema será controlado y motorizado por una placa con un micro-controlador. De esta manera podrías llamar esto, un robot, ¡porque el sistema es automático e inteligente! Aunque no todo el tiempo, ya que también pretendemos hacerlo interactivo.

La interactividad será alcanzada, utilizando un simple display LCD y unos botones. Podemos controlar y añadir unas funciones extras a la maquina con esto, como por ejemplo, controlando la bomba y el calor o enfriamiento nosotros mismos.

Ya describimos el como, pero no hemos explicado el porque. Ya que nuestra meta, es producir Vip3Ca3, mientras controlamos el crecimiento de las bacterias y su producción, ¡Necesitamos manipular su temperatura!

Observe la siguiente Grafica


Fuente: http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/12crecimiento.htm

Aun así, esto no nos dice como controlamos la temperatura. Incluso con sensores, y salidas (resistores y disipadores de calor) no podemos hacer mucho. Necesitamos algo que pueda manipular toda la información, y es ahí donde el micro-controlador entra en juego.

El micro-controlador utilizado en este proyecto, no es un micro-controlador solo en si, sino una placa con el. En otras palabras, estamos hablando de una placa construida de código abierto, con un micro-controlador Atmel. La placa Arduino, en este caso, es el Mega ADK para se mas especifico.

La opción principal, era la de utilizar el Arduino UNO mismo, pero ya que teníamos al Mega, en nuestro alcance, decidimos ir con el.

Esto nos permite conectar de manera de prototipo, todos los dispositivos de salida, o de entrada, y ¡manipularlos a través del código! El código utilizado para programar Arduino, esta basado en Processing y esta escrito en Java. Tiene funcionalidad similar a la de C/C++.

Con esto en mente, podemos programar nuestra placa, para poder controlar todo el sistema, recibiendo y respondiendo al ambiente, en otras palabras interactuando. También añadiremos interactividad a la placa, por medio de una interfase.

Después entra en juego, el arreglo de LEDs UV. Sabemos que E.Coli estará produciendo Vip3Ca3 a una temperatura alrededor de 20˚C o baja. Es en estos momentos, en los cuales el reportero GFP, es producido a lado de Vip3Ca3. El reportero GFP, cuando es expuesto a radiación ultravioleta, emite un brillo verde fluorescente. De manera que lógicamente, si el brillo esta ahí, entonces podemos inferir que Vip3Ca3 se esta produciendo, y el experimento fue un éxito.

En otras palabras, necesitamos exponer la solución a una longitud de onda similar a una de rayos ultravioleta. Los LEDs UV que mencionamos anteriormente, emiten una longitud de onda, de aproximadamente 400 nm, lo cual debería ser suficiente, para exponer el brillo verde fluorescente en la solución.

Pero en caso de que la longitud de onda no fuese lo suficiente como para exponer el brillo fluorescente, y no fuese observable desde el ojo. Entonces significaría problemas para nosotros. Es ahí donde el espectrómetro entra. Ese dispositivo es simple y hecho a mano, usando una simple caja y un CD. Debiera ser posible observar diferencias en el espectrómetro, al comparar y observar ambos contenedores con el. Uno sin Vip3Ca3, y el otro con el.