Líneas de Investigación
Nuestra actividad de investigación implica el uso de simulaciones por
computadora y mecánica estadística para investigar sistemas y procesos de
interés en biofísica y física de materia blanda condensada. Actualmente estamos
trabajando en los siguientes proyectos:
Líquidos porosos
La microporosidad permanente se asocia normalmente con materiales en
estado sólido, como zeolitas y estructuras organometálicas. Por el contrario,
en los líquidos, la porosidad se limita predominantemente a pequeñas vacantes,
que se generan transitoriamente entre las moléculas a medida que caen. En
colaboración con colegas experimentales, hemos diseñado recientemente los
primeros líquidos con microporosidad permanente. Dichos “líquidos
porosos” están hechos de moléculas en forma de jaula, que se vuelven
fluidas añadiendo cadenas largas y flexibles al exterior de la jaula o
disolviéndolas en un disolvente voluminoso. Actualmente estamos investigando
varias propiedades de los líquidos porosos.
Líquidos iónicos a temperatura
ambiente
Los líquidos iónicos a temperatura ambiente (RTIL) representan una gran
familia de materiales investigados activamente por su función como disolventes
versátiles y respetuosos con el medio ambiente. A lo largo de los años, se han
propuesto varias aplicaciones de RTIL, sobre todo en catálisis, lubricación,
electroquímica y generación de energía fotovoltaica. Hemos investigado muchas
propiedades de RTIL, como estructura líquida, transporte de carga, química
ácido-base, mezclas, superficies e interfaces. Actualmente estamos interesados
en interfaces RTIL-RTIL y RTIL-electrolito acuoso.
Transporte de péptidos a través
de bicapas lipídicas
Los péptidos que penetran en las células (CPP) son pequeñas secuencias
altamente catiónicas, con una capacidad inherente para penetrar en las
membranas. Las poliargininas (pArg) son una de las familias de CPP más
descritas, pero su mecanismo de translocación real sigue sin conocerse. Por
tanto, nos hemos centrado en el estudio de algunos de los factores que podrían
estar implicados en la permeación pasiva de pArg a través de las membranas
lipídicas. Para abordar este proyecto, utilizamos experimentos y simulaciones
de grano grueso.
Nucleación de poros y
electroporación de membranas.
Las bicapas lipídicas son eficaces para aislar el contenido de la
célula, pero su integridad puede verse alterada por una variedad de estímulos
externos. Los poros transmembrana, en particular, pueden inducirse y
estabilizarse mediante la aplicación de tensión de tracción, un campo eléctrico
externo o la inserción de péptidos anfipáticos. La energía de la formación de
poros en las membranas subyace a su respuesta a las perturbaciones externas y
es de relevancia en el contexto más amplio de la permeabilidad celular.
Actualmente estamos investigando la termodinámica de la nucleación de poros en
membranas puras y segregadas por fases y el efecto de los campos eléctricos en
el mecanismo de formación de poros.
Nanopartículas en biomembranas
Uno de los desafíos en los sistemas de administración de fármacos es
conseguir que los compuestos farmacéuticos (fármacos) lleguen a las células
diana. Este desafío surge porque las células tienen membranas que controlan qué
sustancias pueden ingresar a la célula. Como consecuencia, muchos fármacos no
pueden atravesar la membrana celular. Una solución a este problema es modificar
el fármaco añadiéndoles péptidos penetrantes de células (CPP). Estos complejos
de carga de CPP pueden atravesar las membranas celulares de manera muy eficaz.
Sin embargo, el mecanismo de este proceso no se comprende completamente. En
nuestro trabajo, utilizamos simulaciones por computadora para estudiar cómo los
complejos de nanopartículas de CPP atraviesan las membranas celulares. Los
resultados de estos estudios podrían proporcionar pistas valiosas para mejorar
la ingesta celular de fármacos.
Monocapas Langmuir
Las capas de Langmuir son películas nanométricas de moléculas
anfifílicas autoensambladas en el límite entre el aire y el agua. El
comportamiento de la fase rica de las monocapas de Langmuir puede ser sensible
a la composición de la fase acuosa y la electrificación de la interfaz.
Actualmente estamos investigando cómo la adsorción de especies químicas de la
solución afecta la estructura, propiedades mecánicas y dieléctricas de monocapas
compuestas por diferentes moléculas.
Mecanoquímica
El uso extensivo de disolventes en la industria química es muy
perjudicial para nuestro medio ambiente. Utilizando la antigua idea de triturar
materiales, la mecanoquímica muestra ahora que los procesos químicos se pueden
realizar en estado sólido, eliminando así la mayoría de los disolventes
necesarios para la síntesis. Este método más limpio y posiblemente más
eficiente desde el punto de vista energético para producir materiales podría
extender la vida útil de los recursos limitados de la Tierra.
Las reacciones sin solvente, o casi sin solvente, se realizan comúnmente
usando molinos de bolas, vea el video a continuación, ya que brindan altos
niveles de eficiencia y reproducibilidad en comparación con un mortero y un
mortero.
Ahora existe una amplia gama de reacciones que han demostrado ser
exitosas cuando se realizan mecanoquímicamente y, a menudo, la mecanoquímica
muestra ventajas en comparación con las técnicas tradicionales basadas en
disolventes. Sin embargo, todavía no entendemos los procesos mediante los
cuales las partículas sólidas reaccionan sin disolvente.
Líneas de Investigación desarrolladas en la actualidad:
– Efectos de curvatura en bio-membranas de composición realista
– Procesos de poración y remodelación de membranas lípidicas
– Restructuración y modulación mecánica de membranas mediada por adsorción de péptidos polibásicos (péptidos de penetración celular y péptidos antimicrobianos) y nanopartículas
– Actividad óptica de moléculas sensibles al potencial de membrana.
– Estructura, dinámica y comportamiento de fases de líquidos porosos e iónicos.