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ESTUDIO INTEGRAL DE LA “AEROBIOTA” ESTUDIO INTEGRAL DE LA “AEROBIOTA” EN LA COMUNIDAD DE
(PROGRAMA AIRBIOTAM. Gutiérrez1, Z. Ferencova1, A. Alcamí2, P. Campoy
1Departamento de Biología Vegetal II, Universidad Complutense de Madrid2Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, Consejo Superior de Investigaciones Científicas2Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, Consejo Superior de Investigaciones Científicas3Computer Vision Group, Centre for Automation and Robotics (CSIC-UPM)4Department of Condensed Matter Physics, Material Science Institute “Nicolás Cabrera” and Institute for Condensed Matter Physics (IFIMAC), Autónoma de Madrid5Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Madrid (ETSII
ESTUDIO INTEGRAL DE LA “AEROBIOTA” ESTUDIO INTEGRAL DE LA “AEROBIOTA” EN LA COMUNIDAD DE MADRID
(PROGRAMA AIRBIOTA -CM), P. Campoy3, R. Guantes4, y D. A. Moreno5
Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, Consejo Superior de Investigaciones Científicas-Universidad Autónoma de Madrid (CSIC-UAM)Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, Consejo Superior de Investigaciones Científicas-Universidad Autónoma de Madrid (CSIC-UAM)
Cabrera” and Institute for Condensed Matter Physics (IFIMAC), Facultad de Ciencias, Universidad
Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Madrid (ETSII-UPM)
¿Qué es AIRBIOTA?AIRBIOTA es el acrónimo elegido para el Consorcio formado por Cinco Grupos de Investigación de la Comunidad de Madrid, que en 2013 se unen y solicitan financiación para abordar el estudio integral del componente biológico atmosférico, “aerobiota ”CONVOCATORIA DE PROGRAMAS DE I+D EN TECNOLOGÍAS 2013
Objetivos: El principal objetivo de AIRBIOTAla “aerobiota” de la atmosféra urbana en la Comunidad de Madrid, desde un planteamiento: pluridisciplinar, innovador e integrador.
Pluridisciplinar Innovador
5 grupos de investigación,de áreas muy diferentes
En metodología de muestreo y análisis
¿Qué es AIRBIOTA?es el acrónimo elegido para el Consorcio formado por Cinco
Grupos de Investigación de la Comunidad de Madrid, que en 2013 se unen y solicitan financiación para abordar el estudio integral del componente
” , en la comunidad de Madrid.DE PROGRAMAS DE I+D EN TECNOLOGÍAS 2013
El principal objetivo de AIRBIOTA-CM, es conocer y modelizar de la atmosféra urbana en la Comunidad de Madrid, desde
un planteamiento: pluridisciplinar, innovador e integrador.
Innovador Integrador
En metodología de muestreo y análisis
Necesario para conocer la biodiversidad y funcionamiento de la “aerobiota” urbana .
Pluridisciplinar
1. microbiología (BIO-MAT)
2. virología (INMUNOVIR)
3. polen y esporas atmosféricos (AER3. polen y esporas atmosféricos (AER
4. vehículos aéreos no tripulados (CVG
5. modelos matemáticos de sistemas biológicos (
Proponemos una aproximación multidisciplinar a los objetivoslíneas principales de actuación:1. Definir de forma global la aerobiota1. Definir de forma global la aerobiota
microbianas)2. Desarrollar nuevos sistemas de
no tripulados3. Establecer modelos matemáticos de distribución geográfica y temporal
de los componentes de la biota del aire.
polen y esporas atmosféricos (AER -MAD)U N I V E R S I D A D
COMPLUTENSEpolen y esporas atmosféricos (AER -MAD)
vehículos aéreos no tripulados (CVG -UPM)
modelos matemáticos de sistemas biológicos ( BioSysBio)
COMPLUTENSEM A D R I D
Proponemos una aproximación multidisciplinar a los objetivos, con tres
aerobiota (polen, esporas, comunidades aerobiota (polen, esporas, comunidades
Desarrollar nuevos sistemas de muestreadores de aire para aviones
Establecer modelos matemáticos de distribución geográfica y temporal de los componentes de la biota del aire.
Innovador
Metodología para el estudio del polen
Lasmicroscópicas,microscopiocontando
Captadores volumétricos tipo
Hirst (Marca Burkard o Lanzoni)� Diseñado para polen y
esporas de hongos� Volumen de succión: 10 L/min
muestra
� Volumen de succión: 10 L/min� Tiempo máx. de muestreo: 1
semana� Peso del equipo > 10Kg� El aire impacta sobre una
cinta adhesiva, que retiene las partículas
Principales� La
esporaspoco
� No se
polen y las esporas atmosféricas
muestras diarias son preparacionesmicroscópicas, que un técnico analiza almicroscopio óptico (M.O.), identificando ycontando los granos de polen presentes en lamuestra
Principales desventajas:La identificacion morfológica de las esporas fúngicas, en ocasiones, espoco precisaNo se evalúa la viabilidad
Captación e identificación de esporas
Captador
� Diseñado para bacterias y “aire interior”
� Volumen de succión: 140 L/min� Tiempo de muestreo: 7 minutos� Tiempo de muestreo: 7 minutos� Peso del equipo: 2 Kg� El aire impacta sobre medio de cultivo o filtro de
membrana en Placa Petri.
La identificación es por cultivo o por técnicas independientes de cultivo (genómica)
Principal limitación:� Un alto porcentaje de las partículas
esporas de hongos y bacterias del aire
Captador Millipore M Air T
Diseñado para bacterias y propágulos fúngicos en “aire interior”Volumen de succión: 140 L/minTiempo de muestreo: 7 minutosTiempo de muestreo: 7 minutosPeso del equipo: 2 KgEl aire impacta sobre medio de cultivo o filtro de membrana en Placa Petri.
La identificación es por cultivo o por técnicas independientes de cultivo
partículas muestreadas no son viables
Captación e identificación de partículas
Captador SKC � Diseñado inicialmente para polen y esporas de
hongos en “aire interior”� Se ha sugerido su utilización para virus� Volumen de succión: 12,5 L/min� Tiempo de muestreo: de 1� Tiempo de muestreo: de 1� Peso del equipo: 6 Kg� La aerobiota
mineral
Principal limitación:� El máximo volumen de aire succionado
muestreo de virus en el aire.
partículas virales del aire
Captador SKC BioSamplerDiseñado inicialmente para polen y esporas de hongos en “aire interior”Se ha sugerido su utilización para virusVolumen de succión: 12,5 L/minTiempo de muestreo: de 1-8 hTiempo de muestreo: de 1-8 hPeso del equipo: 6 Kg
aerobiota es atrapada en agua o aceite mineral
succionado, no es suficiente para el
Innovador
1. Metodología de análisis de la “La propuesta es analizar la biodiversidadutilizando tecnologías emergentessecuenciación masiva. Esta tecnologíade las ciencias genómicas y en concretode las ciencias genómicas y en concreto
2003-3 mil millones bases/10 años/2.047 millones de euros
2014-HiSeqXmenos de un día
La metagenómicagenomas(metagenomamuestrasaislar
“Aerobiota”biodiversidad atmosférica de cada muestra,
emergentes de biología molecular como latecnología está permitiendo el rápido desarrollo
concreto de la “metagenómica”concreto de la “metagenómica”
-Secuencia completa genoma humano:3 mil millones bases/10 años/2.047 millones de euros
-Secuenciación masiva de tercera generaciónHiSeqX, Ion Proton: Genoma humano por 760€ en menos de un día
metagenómica es el estudio del conjunto degenomas de un determinado entornometagenoma) directamente a partir de
muestras de ese ambiente, sin necesidad deaislar y cultivar esas especies.
Innovador
2. Desarrollo de nuevos muestreadores� En los últimos años el uso de vehículos aéreos no tripulados
(Unmanned Aerial Vehicle, UAVsmanera exponencial.
� En el muestreo aerobiológico� En el muestreo aerobiológicotienen un gran coste de instalación, y la toma de muestra se hace a una altura fija.
� Los sistemas UAVs pueden segura para muestrear la aerobiota
Ala fijaCubre mayores áreasMayor autonomía > 30 minMayor capacidad de carga > 1,5 kg
muestreadores de aire para aviones no tripuladosEn los últimos años el uso de vehículos aéreos no tripulados
UAVs) en ámbitos civiles está creciendo de
aerobiológico, las redes de sensores estacionarios aerobiológico, las redes de sensores estacionarios tienen un gran coste de instalación, y la toma de muestra se hace a una
pueden representar una alternativa económica y aerobiota a diferentes alturas.
Ala rotativaVuelo estacionarioDespegue y aterrizaje verticalAutonomía < 30 minBaja carga < 1kg
> 1,5 kg
Retos para un dron muestreador
biológica del aire
� Tiempo de vuelo� Altura de vuelo� Altura de vuelo� Carga máxima� Control remoto
muestreador de la contaminación
vuelovuelovuelo
máximaremoto del muestreador
Integrador
� Conocer la biodiversidad del aire
� Entender las interacciones entre microorganismos y entre � Entender las interacciones entre microorganismos y entre ellos y el ambiente (Conocer el funcionamiento del ecosistema)
� Establecer modelos matemáticos de distribución geográfica y temporal de los componentes
� Determinar la calidad del aire en términos biológicos e � Determinar la calidad del aire en términos biológicos e identificar parámetros genéticos para monitorizar su calidad
Conocer la biodiversidad del aire
Entender las interacciones entre microorganismos y entre Entender las interacciones entre microorganismos y entre ellos y el ambiente (Conocer el funcionamiento del
modelos matemáticos de distribución geográfica y los componentes de la biota del aire
Determinar la calidad del aire en términos biológicos e Determinar la calidad del aire en términos biológicos e identificar parámetros genéticos para monitorizar su calidad
¿Qué hemos hecho?
Captación de partículas sólidas seleccionadas
Filtro de nitrocelulosa (0,22 bomba de vacío, 50 L/min durante tiempo bomba de vacío, 50 L/min durante tiempo seleccionable. Peso del equipo 4 kg. Procedimiento de retención de partículas/microorganismos mayores del tamaño de poro (propágulosbacterias).
seleccionadas por tamaño
Filtro de nitrocelulosa (0,22 µm) acoplado a una bomba de vacío, 50 L/min durante tiempo bomba de vacío, 50 L/min durante tiempo seleccionable. Peso del equipo 4 kg. Procedimiento de retención de partículas/microorganismos mayores del tamaño
propágulos fungícos, granos de polen y
Comprobación del prototipo en tierra
� Lugar: Leganés (Madrid)� Duración: 1 hora� Velocidad: 30-60 km/h� Velocidad: 30-60 km/h� Fecha: 17-mayo-2015 � Peso: 1 kg
Comprobación del prototipo en tierra
Eficiencia de los captadores
Marcador tamaño ADN
BurkardBurkard
Bomba 50 L/min 5 h (15 m
MAT 150 L/min 2 h (20 m
Coche 30
* Terraza de la ETS de Ingenieros Industriales ( UPM), Mar
Eficiencia de los captadores
Burkard 10 L/min 1 semana (50 m3) Abril-2015*Burkard 10 L/min 1 semana (50 m3) Abril-2015*
Bomba 50 L/min 5 h (15 m3) Abril-2015*
MAT 150 L/min 2 h (20 m3) Abril-2015 *
Coche 30-60 Km/h 1 h (15 m3 - 30 m3 ) Mayo-2015
* Terraza de la ETS de Ingenieros Industriales ( UPM), Mar-Jun 2015
¿A quien interesan los resultados?
Enfermedades transmitidas
por el aire
Alergias(Hipersensibilidad)
Agentes
responsables
POLEN
Hipersensibilidad
Neumonías
Micosis sistémicas
Micotoxicosis
Amigdalitis, Faringitis
Bronquitis, Escarlatina
Difteria, Neumonía
Meningitis, Tosferina
Tuberculosis,
Legionelosis
Carbunco pulmonar
HONGOS
BACTERIAS
Resfriado
Gripe, Bronquitis
Sarampión,
Poliomielitis
Varicela, Rubeola
Gastroenteritis
VIRUS
¿A quien interesan los resultados?
Enfermedades transmitidas
por el aireAfectados
Alergias(Hipersensibilidad)
HUMANOS
Hipersensibilidad
Neumonías
Micosis sistémicas
Micotoxicosis
Amigdalitis, Faringitis
Bronquitis, Escarlatina
Difteria, Neumonía
Meningitis, Tosferina
Tuberculosis,
Legionelosis
Carbunco pulmonar
AIREANIMALES
(Granjas)
Resfriado común
Bronquitis
, Paperas
Poliomielitis,
Rubeola,
Gastroenteritis
PLANTAS
(Cosechas)
Consorcio AIRBIOTA/
Dirección General de Universidades e InvestigaciónCONSEJERÍA DE EDUCACIÓN, JUVENTUD Y DEPORTE
FINANCIACIÓN CENTROS DE INVESTIGACIÓN
EMPRESAS ASOCIADAS
UNIÓN EUROPEAFondos Estructurales
DEPORTE
Empresas innovadoras
Consorcio AIRBIOTA/ www.airbiota.com
CENTROS DE INVESTIGACIÓN
U N I V E R S I D A D
COMPLUTENSEM A D R I D
EMPRESAS ASOCIADAS
innovadoras son bienvenidas !!!
Agradecimientos: Al Programa de Tecnología 2013 de la Comunidad de Madrid (S2013/MAE -2874
UNIÓN EUROPEAFondos Estructurales
Y a ustedes por su atenció[email protected]
Programa de Tecnología 2013 de la Comunidad 2874).
U N I V E R S I D A DCOMPLUTENSE
M A D R I D
Y a ustedes por su atención