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APLICA UNIVERSITARIO MICROCRISTALES DE UN VIRUS PARA ENCAPSULAR VACUNAS Y PURIFICAR PROTEÍNAS

 
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Una singular estructura en forma de poliedro producida por el virus Autographa californica, parásito del gusano de la seda, es utilizada por Luis Vaca Domínguez, investigador del Instituto de Fisiología Celular (IFC) de la UNAM, como recipiente para encapsular vacunas y evitar su refrigeración y caducidad.
Con más de 20 años de estudiar al microorganismo, el médico y doctor en ciencias biomédicas ha logrado identificar, aislar, modificar y clonar la proteína poliedrina, la cual forma esta estructura proteica de origen viral.
El científico tiene tres meses con una patente nacional a punto de ser transferida a una empresa farmacéutica, que permitirá usar su tecnología para trasladar y almacenar vacunas en zonas rurales y lejanas sin necesidad de invertir en la costosa refrigeración. Mientras, otra internacional está en trámite.
En el camino de su investigación, Vaca Domínguez ha encontrado en los microcristrales de poliedrina una segunda aplicación: la purificación eficiente y rápida de proteínas, un proceso que la industria realiza lo mismo para producir medicinas, que nuevos materiales, explicó en entrevista.
Encapsular vacunas
Varios años antes de emplear la poliedrina, el investigador y sus colaboradores se adentraron en el mecanismo de sobrevivencia del virus y encontraron que, como parte de su proceso evolutivo, éste ha desarrollado proteínas que se cristalizan para protegerlo del ambiente, la temperatura y la luz, mientras llega a un hospedero para sobrevivir y reproducirse.
La estructura organizada, ordenada y estable de los cristales existe en la naturaleza en varios tamaños. Algunos son grandes, como los del azúcar y la sal; otros pequeños, como los que utiliza el científico mexicano.
“Los que desarrollamos a partir de la poliedrina son de una a cinco micras y tienen la capacidad de formar cristales de manera espontánea”, indicó el universitario.
Dentro de esa estructura, el microorganismo permanece en un estado de suspensión, sin contacto con el exterior; esta ventaja es la que ha logrado mantenerse con las vacunas, para así evitar su caducidad y refrigeración.
Introducir con éxito una sustancia externa –la vacuna– en la poliedrina requirió descubrir cómo ingresar a esa estructura, es decir, conocer una secuencia de 25 aminoácidos de la proteína que funciona como llave de entrada. “Si tomamos esa serie de aminoácidos y se la ponemos a cualquier proteína que queramos, podemos dirigir su entrada al cristal de manera selectiva”, explicó.
Vaca Domínguez está en negociaciones con una farmacéutica mexicana para transferir la tecnología e iniciar la producción de vacunas de nueva generación.
Purificar rápido y a bajo costo
“Con esta tecnología hemos desarrollado nuevas aplicaciones, pues descubrimos que los microcristales sirven para purificar proteínas recombinantes de uso en humanos, animales y en biotecnología”, comentó.
La purificación se realiza de forma sencilla, rápida y económica, pues como dentro de la estructura se forman cristales, éstos se precipitan fácilmente. Con ayuda de una centrifugación, el proceso ocurre en unos cuantos segundos
Los cristales se precipitan solos, son como talco en agua, donde primero, las partículas flotan y se mueven en el líquido, pero después se precipitan y se depositan en el fondo. Si se centrifugan bajan mucho más rápido. Hacemos un proceso parecido, ejemplificó.
A las partículas de microcristales se pega la proteína de interés, por ejemplo, una hormona. “Centrifugamos y obtenemos en unos segundos la proteína purificada”, remarcó.
La purificación es un paso obligado en la producción industrial, que se utiliza para dejar a punto sustancias de importancia médica como el interferón, que se usa para la hepatitis y otras enfermedades; la hormona del crecimiento, útil para atender el enanismo, y muchas enzimas que se llevan al mercado.
“La mayoría de las empresas gastan mucho dinero en la purificación, que se realiza dentro de columnas en donde la proteína se separa por peso molecular o con diferentes métodos y nunca se obtiene un grado de pureza absoluto, siempre es relativo”, acotó.
Su tecnología abarata el costo de la purificación, lo hace rápido (en segundos y no en días) y no hay pérdida de la actividad de la enzima, hormona o proteína. Además, es un proceso que puede purificar, de manera masiva, cientos de litros en un paso.
Varias compañías están interesadas en usar la poliedrina como sistema de purificación y el investigador universitario ya tramita una ampliación de su patente para esta segunda aplicación.
Créditos: UNAM-DGCS-732-2013

vacunasyproteinasUna singular estructura en forma de poliedro producida por el virus Autographa californica, parásito del gusano de la seda, es utilizada por Luis Vaca Domínguez, investigador del Instituto de Fisiología Celular (IFC) de la UNAM, como recipiente para encapsular vacunas y evitar su refrigeración y caducidad.

Con más de 20 años de estudiar al microorganismo, el médico y doctor en ciencias biomédicas ha logrado identificar, aislar, modificar y clonar la proteína poliedrina, la cual forma esta estructura proteica de origen viral.

El científico tiene tres meses con una patente nacional a punto de ser transferida a una empresa farmacéutica, que permitirá usar su tecnología para trasladar y almacenar vacunas en zonas rurales y lejanas sin necesidad de invertir en la costosa refrigeración. Mientras, otra internacional está en trámite.

En el camino de su investigación, Vaca Domínguez ha encontrado en los microcristrales de poliedrina una segunda aplicación: la purificación eficiente y rápida de proteínas, un proceso que la industria realiza lo mismo para producir medicinas, que nuevos materiales, explicó en entrevista.

Encapsular vacunas

Varios años antes de emplear la poliedrina, el investigador y sus colaboradores se adentraron en el mecanismo de sobrevivencia del virus y encontraron que, como parte de su proceso evolutivo, éste ha desarrollado proteínas que se cristalizan para protegerlo del ambiente, la temperatura y la luz, mientras llega a un hospedero para sobrevivir y reproducirse.

La estructura organizada, ordenada y estable de los cristales existe en la naturaleza en varios tamaños. Algunos son grandes, como los del azúcar y la sal; otros pequeños, como los que utiliza el científico mexicano.

“Los que desarrollamos a partir de la poliedrina son de una a cinco micras y tienen la capacidad de formar cristales de manera espontánea”, indicó el universitario.

Dentro de esa estructura, el microorganismo permanece en un estado de suspensión, sin contacto con el exterior; esta ventaja es la que ha logrado mantenerse con las vacunas, para así evitar su caducidad y refrigeración.

Introducir con éxito una sustancia externa –la vacuna– en la poliedrina requirió descubrir cómo ingresar a esa estructura, es decir, conocer una secuencia de 25 aminoácidos de la proteína que funciona como llave de entrada. “Si tomamos esa serie de aminoácidos y se la ponemos a cualquier proteína que queramos, podemos dirigir su entrada al cristal de manera selectiva”, explicó.

Vaca Domínguez está en negociaciones con una farmacéutica mexicana para transferir la tecnología e iniciar la producción de vacunas de nueva generación.

Purificar rápido y a bajo costo

“Con esta tecnología hemos desarrollado nuevas aplicaciones, pues descubrimos que los microcristales sirven para purificar proteínas recombinantes de uso en humanos, animales y en biotecnología”, comentó.

La purificación se realiza de forma sencilla, rápida y económica, pues como dentro de la estructura se forman cristales, éstos se precipitan fácilmente. Con ayuda de una centrifugación, el proceso ocurre en unos cuantos segundos

Los cristales se precipitan solos, son como talco en agua, donde primero, las partículas flotan y se mueven en el líquido, pero después se precipitan y se depositan en el fondo. Si se centrifugan bajan mucho más rápido. Hacemos un proceso parecido, ejemplificó.

A las partículas de microcristales se pega la proteína de interés, por ejemplo, una hormona. “Centrifugamos y obtenemos en unos segundos la proteína purificada”, remarcó.

La purificación es un paso obligado en la producción industrial, que se utiliza para dejar a punto sustancias de importancia médica como el interferón, que se usa para la hepatitis y otras enfermedades; la hormona del crecimiento, útil para atender el enanismo, y muchas enzimas que se llevan al mercado.

“La mayoría de las empresas gastan mucho dinero en la purificación, que se realiza dentro de columnas en donde la proteína se separa por peso molecular o con diferentes métodos y nunca se obtiene un grado de pureza absoluto, siempre es relativo”, acotó.

Su tecnología abarata el costo de la purificación, lo hace rápido (en segundos y no en días) y no hay pérdida de la actividad de la enzima, hormona o proteína. Además, es un proceso que puede purificar, de manera masiva, cientos de litros en un paso.

Varias compañías están interesadas en usar la poliedrina como sistema de purificación y el investigador universitario ya tramita una ampliación de su patente para esta segunda aplicación.

Créditos: UNAM-DGCS-732-2013

Descontaminan agua con llantas recicladas.

 
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10 de Enero del 2013
Con menos químicos y energía se puede producir carbón activado, material indispensable para purificar el agua potable. Esto es posible al aprovechar neumáticos usados que no tienen buen manejo ambiental.
En Colombia se usaron 4.493.092 llantas en el año 2008, según estimaciones del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible (MADS). La cifra preocupa, por cuanto, luego de su uso, son almacenadas en depósitos clandestinos o desechadas en espacios públicos, lo que ocasiona graves problemas ambientales.
“Los neumáticos usados se convierten en el hábitat ideal para vectores como ratas y mosquitos, que transmiten enfermedades como el dengue, la fiebre amarilla y la encefalitis equina. Cuando cumplen su ciclo, son arrojados en botaderos a cielo abierto, contaminan el suelo, los recursos naturales renovables y afectan el paisaje. Adicionalmente, dificultan la operación de los rellenos sanitarios”, indica la Resolución 1457 del MADS, que regula la disposición de estos residuos.
El principal problema es que el caucho del que están hechas es difícil de degradar y no hay una manera de hacerlo sin contaminar. Por eso, investigadores de la Universidad Nacional de Colombia en Bogotá desarrollaron una técnica que consume bajas cantidades de químicos y menos energía, para obtener carbón activado, material indispensable para descontaminar el agua.
Este material se puede obtener de productos con alto contenido de carbono; por ejemplo, de residuos de frutas, madera, breas de petróleo o de carbón mineral. En la literatura científica se le conoce como el adsorbente universal, porque con él se pueden descontaminar sistemas gaseosos, líquidos, solventes, aceites y azúcar, entre otras sustancias.
Melina Cantillo Castrillón, estudiante de la Maestría en Ciencias Químicas, consiguió carbones activados que adsorben en un 85%, aproximadamente, el fenol y el cobre del agua.
Los fenoles son compuestos químicos que quedan como residuos de procesos industriales, por lo cual aparecen con mucha frecuencia en las fuentes hídricas y están catalogados entre los principales contaminantes del agua. Son muy utilizados en la industria química, farmacéutica y clínica como fungicidas, bactericidas, antisépticos y desinfectantes. Para ser considerada potable, el agua debe contener máximo unos 10 microgramos por litro.
Además, el cobre es un metal pesado que se encuentra con frecuencia en aguas de la región cundiboyacense.
De neumático a carbón
El primer paso del novedoso proceso consiste en retirar los hilos de metal que refuerzan la estructura de la llanta. Luego, el caucho se muele con cuchillas especiales para triturarlo lo máximo posible y se impregna con soluciones de ácido sulfúrico, ácido fosfórico y cloruro de zinc (compuestos químicos que producen estructuras porosas sobre el material carbonoso).
“Estos agentes actúan como si un taladro se introdujera en el interior de la partícula, pues abren huecos”, precisa la profesora Liliana Giraldo Gutiérrez, directora de la tesis de maestría de Cantillo. Después se retiran los químicos y se somete el material a un proceso térmico.
“Según la literatura, el tratamiento se hace a 1.000 o 1.200 grados centígrados, pero nosotros disminuimos la temperatura a 700 grados. Esta reducción es sumamente beneficiosa en lo económico, porque así moderamos el consumo energético y los costos de producción del carbón activado”, explica.
Una vez producido, el siguiente paso es caracterizarlo; es decir, determinar qué capacidad tiene para retener diferentes contaminantes.
“Obtuvimos un carbón activado comparable con los comerciales. Es muy satisfactorio porque, teniendo un material difícil de tratar, en unas condiciones de temperatura más bajas y con concentraciones menores de los agentes químicos activantes, obtuvimos otro con buenas características de adsorción”, asevera la experta.
Aclara que el nuevo material solo tiene diferencias de composición de la química superficial con respecto a los que se consiguen en el mercado.
Este desarrollo es una buena alternativa para solucionar el problema de contaminación que provocan las llantas. Según la resolución del MADS, sus productores deben hacer un manejo ambiental adecuado de los desechos. De hecho, están en la obligación de formular, presentar e implementar sistemas de recolección selectiva y de gestión ambiental, algo que en muchos casos no se cumple.
Créditos:http://www.agenciadenoticias.unal.edu.co/inicio.html
El carbón activado fabricado en la UN tiene las mismas propiedades que el de marcas comerciales.

El carbón activado fabricado en la UN tiene las mismas propiedades que el de marcas comerciales.

10 de Enero del 2013

Con menos químicos y energía se puede producir carbón activado, material indispensable para purificar el agua potable. Esto es posible al aprovechar neumáticos usados que no tienen buen manejo ambiental.

En Colombia se usaron 4.493.092 llantas en el año 2008, según estimaciones del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible (MADS). La cifra preocupa, por cuanto, luego de su uso, son almacenadas en depósitos clandestinos o desechadas en espacios públicos, lo que ocasiona graves problemas ambientales.

“Los neumáticos usados se convierten en el hábitat ideal para vectores como ratas y mosquitos, que transmiten enfermedades como el dengue, la fiebre amarilla y la encefalitis equina. Cuando cumplen su ciclo, son arrojados en botaderos a cielo abierto, contaminan el suelo, los recursos naturales renovables y afectan el paisaje. Adicionalmente, dificultan la operación de los rellenos sanitarios”, indica la Resolución 1457 del MADS, que regula la disposición de estos residuos.

El principal problema es que el caucho del que están hechas es difícil de degradar y no hay una manera de hacerlo sin contaminar. Por eso, investigadores de la Universidad Nacional de Colombia en Bogotá desarrollaron una técnica que consume bajas cantidades de químicos y menos energía, para obtener carbón activado, material indispensable para descontaminar el agua.

Este material se puede obtener de productos con alto contenido de carbono; por ejemplo, de residuos de frutas, madera, breas de petróleo o de carbón mineral. En la literatura científica se le conoce como el adsorbente universal, porque con él se pueden descontaminar sistemas gaseosos, líquidos, solventes, aceites y azúcar, entre otras sustancias.

Melina Cantillo Castrillón, estudiante de la Maestría en Ciencias Químicas, consiguió carbones activados que adsorben en un 85%, aproximadamente, el fenol y el cobre del agua.

Los fenoles son compuestos químicos que quedan como residuos de procesos industriales, por lo cual aparecen con mucha frecuencia en las fuentes hídricas y están catalogados entre los principales contaminantes del agua. Son muy utilizados en la industria química, farmacéutica y clínica como fungicidas, bactericidas, antisépticos y desinfectantes. Para ser considerada potable, el agua debe contener máximo unos 10 microgramos por litro.

Además, el cobre es un metal pesado que se encuentra con frecuencia en aguas de la región cundiboyacense.


De neumático a carbón

El primer paso del novedoso proceso consiste en retirar los hilos de metal que refuerzan la estructura de la llanta. Luego, el caucho se muele con cuchillas especiales para triturarlo lo máximo posible y se impregna con soluciones de ácido sulfúrico, ácido fosfórico y cloruro de zinc (compuestos químicos que producen estructuras porosas sobre el material carbonoso).

“Estos agentes actúan como si un taladro se introdujera en el interior de la partícula, pues abren huecos”, precisa la profesora Liliana Giraldo Gutiérrez, directora de la tesis de maestría de Cantillo. Después se retiran los químicos y se somete el material a un proceso térmico.

“Según la literatura, el tratamiento se hace a 1.000 o 1.200 grados centígrados, pero nosotros disminuimos la temperatura a 700 grados. Esta reducción es sumamente beneficiosa en lo económico, porque así moderamos el consumo energético y los costos de producción del carbón activado”, explica.

Una vez producido, el siguiente paso es caracterizarlo; es decir, determinar qué capacidad tiene para retener diferentes contaminantes.

“Obtuvimos un carbón activado comparable con los comerciales. Es muy satisfactorio porque, teniendo un material difícil de tratar, en unas condiciones de temperatura más bajas y con concentraciones menores de los agentes químicos activantes, obtuvimos otro con buenas características de adsorción”, asevera la experta.

Aclara que el nuevo material solo tiene diferencias de composición de la química superficial con respecto a los que se consiguen en el mercado.

Este desarrollo es una buena alternativa para solucionar el problema de contaminación que provocan las llantas. Según la resolución del MADS, sus productores deben hacer un manejo ambiental adecuado de los desechos. De hecho, están en la obligación de formular, presentar e implementar sistemas de recolección selectiva y de gestión ambiental, algo que en muchos casos no se cumple.

Créditos:http://www.agenciadenoticias.unal.edu.co/inicio.html

Desarrollan método para reconstruir fósiles.

 
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Método para la reconstrucción volumétrica de los fósiles.
Método para la reconstrucción volumétrica de los fósiles.


20 de Septiembre del 2012

Gracias a un estudio de paleontología en la alta Guajira, liderado por Pedro Patarroyo, profesor del Departamento de Geociencias de la UN, se identificaron las estructuras internas de algunos fósiles.

Se trata de una nueva metodología que tiene que ver con cortes que se les hacen, con el fin de efectuar su reconstrucción volumétrica (en 3D, por ejemplo), a partir de programas de computador.

Según el profesor Patarroyo, con esta técnica se puede reconstruir la estructura externa de los organismos y, de paso, identificar estructuras internas que a simple vista no son identificables.

“A diferencia de los biólogos, nosotros encontramos los organismos dentro de la roca, entonces solo vemos lo de afuera. Pero, con estos cortes, se pueden identificar sus formas y sus estructuras internas; lo que es necesario para hacer estudios de evolución y determinar la edad de las rocas y los nombres científicos de los fósiles”, señala.

Con esta investigación, centrada en organismos marinos, se aportaron datos muy reveladores en términos paleontológicos. De hecho, se demostró que algunas de estas especies existen en el país. “Se puede decir que las rocas que los contienen se formaron en unos mares de aguas tropicales hace unos 100 millones de años o un poco más”, asegura.

Este resultado sirve para saber cómo las especies actuales tienen relación con esas antiguas. Se puede hablar, además, de momentos calientes y fríos de la Tierra, entre otros.

“Esas rocas son muy importantes para el país porque en aquellos momentos, entre 100 y 80 millones atrás, hubo una gran cantidad de vida en los mares. Con base en esta se empezó a formar el petróleo que actualmente estamos explotando en el norte de Suramérica o en otras partes del mundo. Esto significa que, de alguna forma, tiene conexión con la actualidad”, dice.

Si bien los resultados son más de tipo técnico, destaca que el estudio tiene sus pros y sus contras. Con respecto a las ventajas, indica que las muestras fósiles no demandan preparación, se logran determinaciones taxonómicas y tendencias evolutivas. En relación con las desventajas, hace referencia a la destrucción de estas para examinarlas.

El método es útil para el adiestramiento técnico de geólogos y paleontólogos en formación, así como para los biólogos que trabajan cuestiones de evolución.

Finalmente, sostiene que se está impulsando la enseñanza de la geología en la educación media, pues se cree que esta ciencia estudia los artefactos humanos y sus asentamientos, los cuales, en realidad, son examinados por los arqueólogos. La geología involucra un tiempo más largo (desde hace 4.600 millones de años), que es el tiempo que se calcula para la formación de la Tierra.

Este trabajo fue presentado en el marco de la X Semana Técnica de la Geología e Ingeniería Geológica, llevada a cabo en la UN y organizada por los estudiantes de Geología del Departamento de Geociencias.

Créditos: http://www.agenciadenoticias.unal.edu.co/inicio.html

Propuesta para hacer muros de mampostería más baratos

 
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 “Comportamiento de muros de mampostería no reforzada y reforzada externamente con morteros”  Se trata de reforzar los muros externamente con una maya de acero electrosoldada.
“Comportamiento de muros de mampostería no reforzada y reforzada externamente con morteros”. Se trata de reforzar los muros externamente con una maya de acero electrosoldada.

24 de Agosto de 2012

Respecto a otros métodos, como el reforzamiento con fibras de carbono, esta propuesta resulta más económica y es asequible para las personas de bajos recursos.

Los muros de mampostería son hechos en ladrillo con una mezcla no muy fuerte (de arena, cemento y agua), que se usa para unir o recubrir. Esta propuesta busca reforzarlos externamente con una maya de acero electrosoldada que es hecha de grafiles de seis centímetros (pequeñas barras delgadas de acero tratadas en frío).

La malla puede ubicarse por uno o los dos lados del muro, con un  sistema de anclaje adecuado que conserva los lineamientos establecidos en la norma de sismorresistencia colombiana (SR10), aprobada en diciembre de 2010; pero con unas leves variaciones, para darle unas bases experimentales a esta propuesta, que fue presentada por Sebastián López, ingeniero de la Escuela Colombiana de Ingeniería en el marco del Congreso de Ingeniería Civil.

“Cuando se hacen reforzamientos de una estructura, generalmente los ingenieros deben emplear elementos como columnas y vigas, que requieren agregar muros o hacer gran cantidad de perforaciones o modificaciones; mientras que con este sistema se reduce el traumatismo para el propietario de la vivienda, al evitar las demoliciones, conservar casi intacta su arquitectura y evitar posibles daños”, expresa el ponente de la Escuela Colombiana de Ingeniería.

En este estudio se trabajó, específicamente, con muros que simulan edificaciones históricas y patrimoniales o viviendas de estratos uno y dos, que no cuentan con uniones de buena calidad dados los costos del cemento. Pero también se puede emplear para viviendas nuevas.

Esta propuesta evidenció los resultados positivos que tuvo el estudio experimental, en el que se evaluó el comportamiento de los muros con reforzamiento ante cargas laterales estáticas y dinámicas, es decir, quietas y móviles.

Créditos: agenciadenoticias.unal.edu.co

Electrodoctor, candidato a beca de Colciencias

 
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8 de agosto del 2011

Los investigadores perfeccionan sus modelos.
Los investigadores perfeccionan sus modelos.

Manizales, – Agencia de Noticias UN – Jóvenes investigadores de la UN fueron preseleccionados para las becas de creación de unidades de negocios de Colciencias. Electrodoctor es un proyecto que puede salvar muchas vidas.

Fortalecer las capacidades comerciales del proyecto realizado por la empresa Celbit junto con el grupo de Control y Procesamiento Digital de Señales de la UN en Manizales fue la motivación para participar en la convocatoria 523 del Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Investigación (Colciencias), la cual busca la creación de unidades de negocios con empresas de base tecnológica.

Esta propuesta fue una de las seleccionados en el banco de elegibles del proceso, es decir, se encuentra entre las opcionadas para recibir el apoyo financiero, técnico y comercial de la institución.

Electrodoctor, creado en el 2006 y patentado en el 2009, “es una chaqueta con un sistema de monitoreo médico en tiempo real que sin importar las distancias permite la transmisión constante del estado cardiaco del paciente a su familia y al doctor vía Internet o celular”, explica Gloria Patricia Cardona, ingeniera química y gerente de Celbit.

Sobre la creación de este producto, Francisco Martínez, ingeniero físico y director de investigación de esta empresa, indica: “Vimos una oportunidad para fortalecer nuestras capacidades comerciales junto con este grupo de la UN, desarrollando completamente el sistema de monitoreo médico”.

El objetivo principal de presentarse a la convocatoria es la penetración de mercado, la consolidación de la estructura empresarial que afianza la competitividad y, a su vez, la confianza de las entidades que reciben la tecnología de Celbit.

“Para ello necesitamos personal que complemente el desarrollo del producto, participar en eventos especializados, llegar a las empresas, conseguir buenos materiales e igualmente la protección de la propiedad intelectual, ya que en nuestra empresa quizás el activo más importante es el conocimiento, esto seria lo primero para luego salir a vender con seguridad en el país y el exterior”, afirma el ingeniero Martínez.

Créditos: agenciadenoticias.unal.edu.co