Núcleo Milenio en
NanoBioFísica

Investigación para un desarrollo responsable de la nanotecnología

Carbon Nanotubes
Aquaporins
Hv1 proton channel
Amino acids CBN interactions
Voltage sensing modulation

N2BP

El desarrollo responsable de la nanotecnología requiere entender las interacciones nano-bio a un nivel fundamental. Nuestro equipo de investigación combina ciencias de los materiales, simulación molecular y biofísica poniendo énfasis en mecánica estadística, experimentos cuantitativos y simulación. Estudiamos sistemas a nanoescala, en especial, la interacción entre nanopartículas, canales de membrana, solventes polares pequeños y proteínas. El objetivo general del N2BP es entender cómo emerge la estructura y función en geometrías nano-confinadas, desentrañar la interacción nanobio y sus efectos en canales de membrana.

¿Quiénes somos?

Para lograr lo anterior, se necesita un grupo transversal de científicos y la sinergia de instalaciones y universidades. De la Universidad de Valparaíso, el director del núcleo, Dr. José Gárate, es experto en simulación molecular y termodinámica computacional, el Dr. Eduardo Berríos es químico computacional y experto en química cuántica y el Dr. Carlos González, es líder mundial en biofísica de canales iónicos. De la Universidad Tecnológica Metropolitana, la directora alterna, Dra. Natalia Hassan, tiene una amplia experiencia en interacciones nanobio y nanomedicina. De la Universidad Técnica Federico Santa María, la Dra. Valeria del Campo, es física experimental, se dedica a la nanotecnología y ciencia de los materiales.

Junto a los investigadores principales, nuestro equipo cuenta con 2 post-doctorados y estudiantes de pre y postgrado de distintos programas. Su investigación en N2BP no sólo los forma como expertos en sus áreas, además les permite desarrollar investigación multidisciplinaria, fundamental para la solución de problemas complejos.

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¿Qué hacemos?

El Núcleo en NanoBioFísica está dividido en 2 áreas: A. Nano-confinamiento y B. Interacciones Nano-Bio. Dentro del área de Nanoconfinamiento los tópicos de investigación son: 1) Nanotubos de Carbono (CNT) como modelos teóricos simples de nanoconfinamiento; 2) Corrientes de compuertas de Acuaporinas (AQP) como una medida experimental de nanoconfinamiento y 3) Acoplamiento entre corrientes de compuerta, transporte de protones y flujos de agua en el canal de protones Hv1. El área de interacciones Nano-Bio apunta a entender 1) Interacción entre aminoácidos y nanoestructuras de carbono (CBN) y 2) Efectos de CBNs en sensores de voltaje.

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La estructura afecta la funcionalidad. En el caso de polímeros, como las proteínas, adoptan la configuración que minimiza la energía libre. Los solventes pequeños, en cambio, presentan una estructura local y dinámica pero su nanoconfinamiento lleva a la correlación y estructuración de estas moléculas pequeñas. Por otro lado, los canales en las membranas son proteínas especializadas que proveen un corredor a través del cual los ___ cruzan la membrana celular. En estos canales, la relación entre confinamiento, estructura y función no ha sido suficientemente explorada dadas las dificultades experimentales y nosotros vamos a estudiar en particular el rol funcional del nanoconfinamiento de solventes polares.

Aprovechando las capacidades de N2BP estudiaremos nanoestructuras de carbono como potenciales moduladores de canales de membranas. Las proteínas son fisisorbidas en las estructuras de carbono, lo que puede interferir con su conformación y funcionamiento. Por lo tanto, estudiaremos los enlaces entre las nanoestructuras y los grupos aminos que conforman las proteínas.

¿Cómo lo hacemos?

Vamos a determinar la termodinámica del nanoconfinamiento utilizando nanotubos de carbono como modelos simples de extremo confinamiento. Luego, este concepto será explorado en 2 sistemas biológicos i) acuaporinas, que servirán como una medida experimental de agua y alcoholes confinados y ii) canales Hv1, considerando acoplamiento entre flujos de agua (su estructuración) y transporte de protones.

La interacción nano-bio entre estructuras de carbono y aminos se estudia de manera teórica a través de la energía libre de fisisorción desde un punto de vista semiclásico y cuántico; y de manera experimental a través de microscopía de fuerza atómica y cromatografía. Para explorar las nanoestructuras de carbono como moduladores para el sensado de voltaje vamos a …

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¿Dónde lo hacemos?

Usamos las instalaciones del Laboratorio de Física de Superficies, ubicado en el Departamento de Física de la Universidad Técnica Federico Santa María, Valparaíso. Esto nos permite contar con equipamiento para crecimiento y caracterización de nanomateriales a través de distintas técnicas experimentales.

Únete

N2BP busca desarrollarse con personas motivadas que quieran participar en su creciente investigación multidisciplinaria, y que nos apoyen para alcanzar nuestras metas científicas, académicas y sociales. Esta invitación está dirigida a investigadores, tanto senior como junior que quieran colaborar con nosotros, a estudiantes que quieran hacer sus postgrados con nosotros en los programas asociados a este centro, y estudiantes de pregrado que quieran hacer sus memorias y trabajos de título. También queremos trabajar con personas interesadas en la divulgación científica y apoyar sus proyectos.

Las y los interesados en participar y colaborar con N2BP pueden escribir al siguiente formulario

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Únete

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Usamos las instalaciones del Laboratorio de Física de Superficies, ubicado en el Departamento de Física de la Universidad Técnica Federico Santa María, Valparaíso. Esto nos permite contar con equipamiento para crecimiento y caracterización de nanomateriales a través de distintas técnicas experimentales.

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