José Luis Olmo Rísquez

IES "Azuer", Departamento de Biología y Geología

Manzanares, Ciudad Real

olmojose@iesazuer.es

​

Construcción de Maquetas de Escutoides para Comprender la Organización Celular en los Tejidos Epiteliales

• La biología y la geometría se combinan en el descubrimiento de los escutoides.

​

• Investigadores de la Universidad de Sevilla los identificaron en 2018.

​

• Estas figuras explican el empaquetamiento tridimensional de células en los tejidos epiteliales.

​

• Uso de diagramas de Voronoi para estudiar la distribución celular en superficies curvas.

​

• Aplicaciones en medicina regenerativa, ingeniería de materiales y arquitectura.

INTRODUCCIÓN

¿QUÉ ES UN ESCUTOIDE?

¿QUÉ ES UN ESCUTOIDE?

¿QUÉ ES UN ESCUTOIDES?

¿QUÉ ES UN ESCUTOIDES?

¿QUÉ ES UN ESCUTOIDES?

Diferencia entre Escutoide y Punakoide:

​

• Un escutoide es una figura tridimensional parecida a un prisma, pero con una base que tiene un vértice más que la otra (por ejemplo, un pentágono y un hexágono). Esto provoca que una de sus aristas forme una Y.

​

• Un punakoide aparece cuando la diferencia entre las bases es de dos o más vértices. Esto significa que dos o más aristas adquieren forma de Y o se vuelven aún más complejas.

ESCUTOIDE VERSUS PUNAKOIDE

¿QUIÉNES LO DESCUBRIERON?

¿DE DÓNDE VIENE EL NOMBRE DE ESCUTOIDE?

​

Se llama escutoide porque fue Luisma Escudero el primero en indicar que las formas observadas en el epitelio glandular de las moscas no era un prisma y al hacerlo con la plastilina de su hija Margarita: Escu-dero-escu-toide. Cuando vieron que esto era un estudio para publicar, buscaron una justificación más formal y esto se parecía al scutum (escutelo) del tórax de los escarabajos de la especie Proteatia speciosa.

Según cuenta Escudero en una exposición en un congreso comentado que no era un prisma, ni un pirámide truncada, ni un prismatoide, y un amigo suyo del fondo dijo es un escutoide y todo el mundo se rio y luego esta idea se propuso para poner su nombre en el artículo.

Scutum

ESCUTOIDES EN LA NATURALEZA

Microscópicos: Los tejidos epiteliales con células más o menos columnares que tapizan superficies curvas. Ejemplos: las células epiteliales columnares de embriones de mosca de la fruta, en las glándulas salivares, en las capas de la retina, o en las células que recubren nuestros intestinos.

​

Macroscópicos: En los himenio de diversos hongos como Favolaschia calocera, o en las semillas de la granada.

​

Macrocópicos pero fuera de la biología: En las columnas de basalto.

​

ES UNA FORMA EFICIENTE DE MINIMIZAR LA ENERGÍA Y MAXIMIZAR ESTABILIDAD.

ESCUTOIDES EN ACCIÓN (observando la formación de un escutoide)

Seis años después del descubrimientos de los escutodies se ha observado por primera vez el “nacimiento de un escutoide” durante el desarrollo embrionario de la estrella de mar. Las células epiteliales pueden adoptar esta forma de modo transitorio para adaptarse mejor a la compresión ocasionado por el crecimiento celular en un espacio restringido.

Al principio tienes las células que son como bolitas, pero cuando empiezan a convertirse en cubos, más como las células epitelio estándar, empieza a compactarse y aparecen los escutoides.

​

ES UNA FORMA EFICIENTE DE MINIMIZAR LA ENERGÍA Y MAXIMIZAR ESTABILIDAD, tanto en tejidos estático como dinámicos.

ESCUTOIDES EN ACCIÓN (observando la formación de un escutoide)

Las células pueden adoptar esta forma no solo para adaptarse a la curvatura de los tejidos, sino también a situaciones de comprensión, causada por un aumento del número de células.

ESCUTOIDES, ICONO POP

Los escutoides se hacen virales y muy famosos siendo utilizados como diseño en multitud de objetos, desde lámparas, tarros de miel, anillos, mesas y un sinfín de objetos.

“A la gente le parecía algo bonito y fácil de reproducir, y se pusieron a hacer dibujos e impresiones del concepto en 3D”

Para Luisma Escudero, una de las claves fue el nombre pegadizo en inglés, en el que resonaba la palabra “cute” (bonito / molón)

ESCUTOIDES, ICONO POP

Aún más, hubo gente que creó mascotas, ¡Scooty the Scutoid!, con el que diseña vestidos. Imagen Betabrand (el diente de Scooty es un escutoide también).

ESCUTOIDES, ICONO POP

En arquitectura se diseña algunos modelos, incluso para la cajas de cartón entre medias. Lo más increíble un baile con la barra también lleva este nombre.

ESCUTOIDES, ICONO POP

Al comienzo de esta historia La Mujer Invisible y la Antorcha Humana están entrenado sus poderes haciendo un par de escutoides. Esta idea del guionista Ryan North, lleva al Sr. Fantástico a explicar tanto el origen como las particularidades de los escutoides. Los dibujos de Ivan Fiorelli ilustran perfectamente toda la escena, que tiene un alto rigor científico.

En el cómic ‘Los 4 fantásticos’ número 8 publicado en octubre de 2023, Reed Richards

APLICACIONES DE LOS ESCUTOIDES

1. Medicina regenerativa: Mejora en el desarrollo de organoides y cultivos celulares en 3D, fundamentales para trasplantes y pruebas de fármacos. Mejor conocimiento del cáncer al observar el desarrollo de los tumores y la morfología de las células.

​

• Ingeniería de materiales: Diseño de estructuras más resistentes y flexibles en materiales avanzados.

​

• Arquitectura y diseño: Inspiración para construcciones eficientes, mejorando la distribución de espacio y resistencia de edificaciones.

Un grupo de investigadores ha desarrollado un algoritmo que usa los escutoides para rellenar el espacio de manera eficiente y rápida. A esta versión la llamaron "Delaunay lofts", pero en realidad sigue siendo el mismo concepto que los escutoides originales.

¿Cómo funciona este algoritmo?

1. Se dividen los espacios en capas o planos.
2. Se conectan los puntos entre los planos usando líneas.
3. Se generan escutoides que encajan entre sí sin dejar huecos.

Este método no solo es útil en biología, sino que también puede aplicarse en ingeniería y matemáticas, ayudando a construir modelos en 3D de manera más precisa y eficiente.

DELAUNAY LOFTS

Los escutoides con algoritmos

​

1. Comprender el empaquetamiento tridimensional de células epiteliales.

​

• Reconocer la figura geométrica “escutoide”

​

• Desarrollar habilidades de construcción geométrica.

​

• Integrar conocimientos de biología y matemáticas.

​

• Fomentar el uso de materiales reciclados en proyectos educativos.

OBJETIVOS

• Cartulina o papel para plantillas.

​

• Plastilina o materiales reciclados.

​

• Lápices de colores y rotuladores.

​

• Tijeras, cúter y pegamento no tóxico.

MATERIALES

Imagen extraída de https://x.com/lmescu/status/1677211360881410051 procedente del libro “Papa ¿cómo se enroscan las caracolas? de Luisma Escudero.

https://www.youtube.com/watch?v=lryZpWsktRg

​

INSTRUCCIONES DE MONTAJE

https://www.patreon.com/posts/scutoid-and-111945080

En esa dirección también modelos 3D para impresora 3D libres

OTROS MODELOS DE ESCUTOIDES

​

1. Introducción al concepto de escutoides
• Explicación de la relación entre escutoides y empaquetamiento celular.
• Importancia en el tejido epitelial.

​

• Creación del esqueleto de las maquetas
• Recorte de secciones apicales y basales.
• Construcción tridimensional de escutoides.

​

PROCEDIMIENTOS O METODOLOGÍA (Parte I)

PROCEDIMIENTOS O METODOLOGÍA (Parte II)

3. Conexión de superficies apical y basal

• Uso de cartulina o plastilina para estructurar los escutoides.

​

4. Empaquetamiento de escutoides

• Agrupación en una estructura de tejido epitelial.
• Observación de adaptabilidad y eficiencia del espacio tridimensional.

COMPENTENCIAS DESARROLLADAS

• Competencia matemática: A través del diseño y construcción de figuras geométricas complejas.

​

• Competencia científica: Comprendiendo cómo las células se organizan en los tejidos y cómo esta organización impacta en el funcionamiento de órganos.

​

• Competencia digital: Al explorar modelos geométricos en 3D y aprender sobre diagramas computacionales de Voronoi.

​

• Conciencia ambiental y social: Al emplear materiales reciclados en una actividad educativa.

• Creatividad y precisión en la construcción de escutoides.

​

• Modelos tridimensionales fieles a los patrones celulares.

​

• Observación de la funcionalidad geométrica de los escutoides.

​

• Desarrollo de habilidades manuales y de razonamiento espacial.

RESULTADOS DE LOS ESTUDIANTES

CONCLUSIONES

• Las maquetas facilitan la comprensión de la organización celular.

​

• Integración de biología, matemáticas y reciclaje en un aprendizaje activo.

​

• Aplicaciones potenciales en bioingeniería y modelado celular.

BIBLIOGRAFÍA

• Escudero, Luis María y García Ulldemo, "¿Papá, ¿cómo se enroscan las caracolas? Un paseo geométrico por la naturaleza". Editorial Crítica, 2020.
• Gómez-Gálvez, Pedro; Vicente-Munuera, Pablo; Tagua, Antonio; et al. "Scutoids are a geometrical solution to three-dimensional packing of epithelia". Nature Communications, Vol. 9, No. 1, 2018.
• Grima, Clara. “Hemos descrito un nuevo objeto geométrico y lo llevas puesto”. El País, 30 de julio de 2018.
• Pozo, Desirée. “Escutoide, la forma geométrica que explica cómo se pliega el epitelio”. Hipertextual, 27 de julio de 2018.
• Villatoro, Francisco R. "Escutoides para rellenar el espacio (Delaunay lofts)". La Ciencia de la Mula Francis, 18 de julio de 2019, Categoría(s): Informática, Matemáticas, Noticias, Science.

José Luis Olmo Rísquez

IES "Azuer", Departamento de Biología y Geología

Manzanares, Ciudad Real

olmojose@iesazuer.es

​

MUCHAS GRACIAS

POR SU ATENCIÓN