Nanopartículas de silicio conjugadas con biomoléculas, colorantes y nanopartículas metálicas como potenciales biomarcadores y/o agentes terapéuticos

Las nanopartículas de silicio de 1-5 nm (SiNPs) han recibido una gran atención en los últimos años debido a que son biocompatibles, presentan fotoluminiscencia en el visible y producen especies reactivas de oxígeno (ROS) tras la excitación UV-visible o con rayos X, lo que las convierte en potenciales candidatos como biomarcadores luminiscentes y/o agentes terapéuticos para terapia fotodinámica y radioterapia. Por otra parte, la combinación de SiNPs con cromóforos orgánicos y/o nanopartículas metálicas puede inducir cambios importantes en su comportamiento fotoquímico, lo que permite el diseño de sistemas versátiles con propiedades bien definidas. Además, la conjugación con biomoléculas puede favorecer su incorporación específica en células blanco. Buscamos desarrollar sistemas nanoparticulados basados en SiNPs, con dos objetivos principales: a) desarrollar biomarcadores luminiscentes; y b) desarrollar radio y fotosensibilizadores con potencial aplicación como agentes terapéuticos.

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Nanomateriales basados en fosfato de calcio para usos biológicos y ambientales

La Hidroxiapatita, Ca10(PO4)6(OH)2, (Hap) es el principal componente de los tejidos oseos de los vertebrados, por lo que presenta alta biocompatiblidad. En las últimas décadas, el estudio de sus propiedades ha revelado sus múltiples aplicaciones en medicina y odontología, incrementando su utilización progresiva. La seguridad y efectividad del uso de la HAp en la formulación de biomateriales para la reparación del tejido óseo ha sido confirmada en experimentos con animales y en un amplio rango de campos clínicos, incluyendo la cirugía plástica, la cirugía ortopédica, la neurocirugía y la cirugía bucal. Por otro lado, es uno de los materiales más prometedores para la remoción de metales pesados de aguas y suelos contaminados. En esta línea de investigación se estudian los métodos de síntesis y modificaciones superficiales para la aplicación de la HAp tanto en la ingeniería de tejidos como en el desarrollo de materiales adsorbentes.

 

Interacción de nanomateriales con sustancias húmicas, especies reactivas y la radiación solar

En esta línea de investigación se busca comprender el efecto sobre las propiedades físicas y químicas de distintos tipos de nanomateriales cuando se exponen aisladamente y en conjunto, a diferentes procesos que tienen lugar en las aguas naturales, tales como la adsorción de materia orgánica disuelta, el efecto de la irradiación solar y la presencia de especies reactivas en este medio. De esta forma se espera racionalizar la dependencia entre la naturaleza de los nanomateriales y la derivatización superficial con los efectos provocados por los distintos procesos en función del tiempo y tipo de exposición. Estos estudios servirán de base para la propuesta de estrategias adecuadas que minimicen el impacto ambiental provocado por el desecho de nanopartículas que alcanzan los acuíferos naturales.

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Nanomateriales de Carbono

Desde su descubrimiento en 2004, las nanopartículas de carbono (C-Dots) han ganado gran interés debido a su alta estabilidad química, luminiscencia, fotoestabilidad y baja biotoxicidad. En está reciente línea de investigación se busca optimizar rutas sintéticas para la obtención de C-dots a partir de desechos orgánicos con alto contenido de carbohidratos, para su aplicación en tratamiento de efluentes acuosos.

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Remediación Ambiental

Estudio cinéticos y fotoquímicos en solución y en suspensiones de nanopartículas preparadas ad-hoc para la adsorción y/o fotodegradación de contaminantes orgánicos e inorgánicos y para su aplicación en tratamientos fotodinámicos de tumores. Para los sistemas de aplicación ambiental se emplean varias aproximaciones: a) suspensiones de nanopartículas de magnetita o sílice en oscuridad y con irradiación, b) soluciones de oxidantes, c) fotocatálisis, d) aplicación de oxidantes sobre suelo.

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Desarrollo de sensibilizadores para terapia fotodinámica

Se emplean tanto de fosensibilizadores basados en nanoparticulas como en ensamblados coloidales, a fin de obtener nuevos agentes con propiedades ópticas optimizadas para la generación de ROS, las cuales son clave en los procesos de muerte celular. Con estos nuevos sistemas se  evalúa la generación de ROS por irradiación con luz visible de suspensiones de nanopartículas metálicas (oro o plata) recubiertas con materia orgánica.

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Antioxidantes naturales y ROS

Estudios fisicoquímicos y bioquímicos de sus propiedades e interacciones con lípidos y proteínas tanto en ambientes naturales (células de mamíferos) como en sistemas heterogéneos modelo (liposomas, monocapas lipídicas, etc). Uso y desarrollo de nuevos biosensores para monitoreo de pH, aniones, etc. Basados en FRET y medidas ratiométricas de fluorescencia.

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