Usando el 3D para ayudar a que el coronavirus sea comprensible Los ilustradores médicos explican cómo usan el arte y la ciencia para ayudar a visualizar una amenaza global sin precedentes.

Los ilustradores médicos pasan sus días traduciendo las últimas investigaciones en imágenes para espectadores que van desde laicos y maestros hasta profesionales médicos, fabricantes de productos farmacéuticos y científicos. Las imágenes que crean hacen que los procesos biológicos difíciles de comprender sean más tangibles. Y en el caso del coronavirus (SARS-CoV-2), que es aproximadamente 1,000 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano, los ilustradores médicos de todo el mundo han asumido el desafío de mostrar cómo se ve el virus y cómo afecta al cuerpo humano.

Si bien su trabajo rutinariamente requiere estudiar detenidamente trabajos de investigación y analizar datos, los ilustradores médicos también confían en una buena cantidad de licencia artística para visualizar cosas tan complejas. Nicholas Woolridge, profesor asociado de la Universidad de Toronto Mississauga, recientemente utilizó Cinema 4D para crear animaciones 3D y fotografías del virus SARS-CoV-2, que causa COVID-19. Ambos son de uso gratuito bajo una Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.

Woolridge, antiguo director del programa de Maestría en Ciencias en Comunicaciones Biomédicas del Instituto de Ciencias Médicas de la Universidad de Toronto, estudia el desarrollo de medios visuales para la investigación biomédica, la enseñanza y la asistencia al paciente. La Universidad de Toronto Mississauga es el hogar del único programa en Canadá de ilustración médica y, en el otoño, impartirá cursos de posgrado en modelado orgánico y diseño cinematográfico.

Actualmente con un permiso de investigación, se ha estado desafiando a sí mismo con proyectos de visualización en 3D y se ha vuelto muy preocupado y curioso sobre el virus. "Me alegró ver que dentro de un mes después de que se conociera comúnmente, los científicos habían descubierto algunas de las principales moléculas que componen la estructura del virus", recuerda. Queriendo crear algo que mostrara más complejidad, utilizó datos estructurales de proteínas reales para SARS-CoV y SARS-CoV-2 para hacer visualizaciones que eran interesantes y atractivas.

"La disposición general de las proteínas se basó en documentos, pero los detalles sobre el empaque del interior del virus aún son confusos, por lo que hice las mejores conjeturas que pude usando lo que se conoce", explica. Al igual que otros ilustradores médicos que usan C4D, Maya y otro software 3D, Woolridge usó el plugin ePMV para importar conbtenido desde RCSB Protein Data Bank directamente en Cinema 4D. "Este es un virus unido a la membrana, así que aislé los lípidos de una bicapa lipídica y los introduje en Cinema 4D como pequeños elementos individuales y utilicé herramientas MoGraph para replicar decenas de miles de ellos para crear el modelo de membrana", continúa.

Woolridge podría haber considerado su trabajo como un proyecto personal, pero realmente quería que las animaciones e ilustraciones fueran públicas y gratuitas para que cualquiera las usara. Entonces habló con otros profesores y descubrió que muchos estudiantes en el programa, así como ex alumnos, también querían crear trabajos relacionados con virus. Hoy, su colección de recursos visuales para profesionales de la ciencia y la salud está disponible en Biomedical Communications program’s media resource page.

"Ha sido realmente interesante y conmovedor ver a la comunidad de la ilustración intensificar en este momento sin precedentes", dice. “Nuestro papel es siempre traducir lo que de otro modo sería muy difícil de entender, incluso para los científicos que usan ilustraciones médicas como herramientas de pensamiento. Hay muchas cosas que no sabemos y si las visualizaciones pueden ayudar a las personas a hacer nuevas preguntas o cambiar comportamientos, estamos haciendo una pequeña contribución ".

El galardonado estudio de animación médica MadMicrobe trabaja principalmente con agencias de marketing de atención médica y compañías farmacéuticas en animaciones que muestran cómo progresan las enfermedades o cómo funcionan determinados medicamentos dentro del cuerpo. Pero cuando el coronavirus presentó una oportunidad única para visualizar una enfermedad inusual e infecciosa, se lanzaron a la tarea de pensar en cómo hacer eso ingeniosamente. "Las mismas imágenes se mostraban en la televisión y en línea una y otra vez, por lo que queríamos llevar las cosas a un ámbito más cinematográfico, como intentamos hacer con todo nuestro trabajo", dice Joel Dubin, cofundador y creativo de MadMicrobe. director.

En consulta con la directora científica del estudio, Veronica Falconieri Hays, quien también es ilustradora médica certificada, Dubin y Andy Lefton, el artista 3D líder de MadMicrobe, usaron Cinema 4D para crear dos visualizaciones diferentes de cómo se ve el coronavirus. Dubin optó por centrarse en representaciones precisas de las proteínas que componen el virus y su estructura interna de ARN, utilizando datos del Banco de datos de proteínas RCSB, así como los recursos publicados en un documento de Google constantemente actualizado para ilustradores médicos que trabajan en SARS-CoV-2 projects. "Incluso utilizando todos esos datos, todavía hay un nivel de estilización porque, como artistas, nos separamos de la precisión y la interpretación artística de la información con la que estamos trabajando", dice Dubin.

Fue Falconieri Hays quien le mostró a él, y Lefton, imágenes de microscopía del virus, revelando que no es realmente redondo y liso, ya que a menudo se representa en los medios. "La forma del virus es muy orgánica e irregular, así que traté de capturar eso y hacer que el tamaño de las proteínas de la espiga sea al menos algo preciso porque tampoco están espaciadas de manera uniforme", dice Dubin. Después de comenzar con una esfera en C4D, importó las proteínas espiga de la base de datos de proteínas utilizando ePMV y las clonó en la superficie del virus con efectores aleatorios. “Para obtener el aspecto de la superficie que quería, utilicé una buena característica en Arnold que me permitió usar un objeto de matriz MoGraph para colocar un punto de vértice en cada polígono del modelo y luego generar esferas de fosfolípidos en el momento del renderizado. Las esferas se compensaron en escala, posición y coloración para un toque adicional de irregularidad ”.

Lefton adoptó un enfoque más estilizado para su ilustración de coronavirus, comenzando con una esfera en Cinema 4D y utilizando rastros de Partículas X para crecer antes de usar una malla de spline para unir los dos. "Gran parte de los detalles provienen del cabello de Redshift, que utilicé para romper la superficie y darle una sensación de membrana", explica. Representado en Redshift y color calificado en After Effects y Photoshop, Lefton describe su visualización como un "trabajo de amor" y una interpretación diferente del virus.

"Estilísticamente, el virus se siente caótico y quería retratarlo", dice, y agrega que visualizó intencionalmente el virus de una manera que captura su sensación ominosa y su presencia amenazante mientras mantiene una sensación cinematográfica. "Trabajar con Veronica me ayudó inmensamente con la ciencia del virus y entendió el papel y las proporciones de cada elemento involucrado", continúa.

Si bien a menudo actúa como consultora científica para otros ilustradores médicos, Falconieri Hays también es la directora de Falconieri Visuals, un estudio de ilustración y animación científico y médico en Maryland. Ella usa Cinema 4D para visualizar historias microscópicas y a nanoescala para clientes en investigación, biotecnología y farmacia. Su conjunto de habilidades es particularmente único porque, después de obtener su título en ilustración médica, pasó un tiempo trabajando en un laboratorio de investigación donde estudiaron formas 3D de moléculas. "Obtuve un conocimiento científico más profundo allí que realmente me ayuda a llenar los vacíos cuando intento visualizar algo en mi propio trabajo o ayudar a otros", explica.

Recientemente, ha estado trabajando con colegas de la Asociación de Ilustradores Médicos para investigar y visualizar aspectos del coronavirus (SARS-CoV-2) para profesionales de la salud y el público. En marzo, terminó de trabajar en su propia ilustración de las proteínas de pico en el exterior del virus para ayudar a aclarar cómo se adhiere e infecta el virus. El aumento, explica, tiene algunas diferencias entre este virus y otros virus relacionados con el SARS, lo que puede ayudar a explicar su propagación.

Desde que compartió su ilustración en Twitter, ella ha recibido muchos comentarios positivos de colegas y científicos, incluidos algunos mensajes personales. "Incluso hubo algunos científicos que me enviaron un mensaje para decirme que fue útil, lo cual fue muy satisfactorio", dice ella.