del Pino / Pelaz
Liñas de investigación
Materiales Funcionales Nanoestructurados: Herramientas para Aplicaciones Biomédicas
Investigador(es) principal/principais
Membros do grupo
| Pérez Potti, André |
Junior Scientist |
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| Alameda Felgueiras, María Teresa |
Inv. Posdoutoral |
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| Ceballos Guzmán, Juan Manuel |
Inv. Posdoutoral |
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| Cruz Ortiz, Andrés Felipe |
Inv. Posdoutoral |
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| Da Silva Álvarez, Sabela |
Inv. Posdoutoral |
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| Fazal, Sajid |
Inv. Posdoutoral |
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| Padín González, Esperanza |
Inv. Posdoutoral |
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| Velasco Rodríguez, Brenda |
Inv. Posdoutoral |
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| Zampini, Giulia |
Inv. Posdoutoral |
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| Aguilera Llavero, María |
Inv. Predoutoral |
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| Cabello Huerta, Mar |
Inv. Predoutoral |
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| Durán Bravo, Álvaro |
Inv. Predoutoral |
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| Fernández Iglesias, Antía |
Inv. Predoutoral |
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| Fernández Vega, Javier |
Inv. Predoutoral |
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| Funes Hernando, Samuel |
Inv. Predoutoral |
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| Gkoutzamanis, Antonios |
Inv. Predoutoral |
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| Liodakis, Nikolaos |
Inv. Predoutoral |
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| Sánchez Martínez, Laura |
Inv. Predoutoral |
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| Zerrouk, Fatima |
Inv. Predoutoral |
Investigación
Bienvenidos a la página del grupo BioNanoTools en el CIQUS.
Nuestra investigación se centra en el desarrollo de materiales multifuncionales para aplicaciones en medicina y biología. Diseñamos, sintetizamos y optimizamos nano- y micro-materiales con aplicaciones en terapia, diagnóstico e imagen. Trabajamos en la frontera entre la ciencia de materiales, la biología y la medicina, con el objetivo de producir la próxima generación de materiales multifuncionales.
Nos interesa tanto explorar aproximaciones radicalmente nuevas para afrontar desafíos científicos en medicina y biología como la investigación básica en materiales con nuevas propiedades (p.ej.: nanoMOFs, nanoperovskitas, etc.).
Puedes encontrar más detalles en la descripción de nuestras líneas de investigación.
NANOPARTÍCULAS COLOIDALES (NPs)
Desarrollamos, optimizamos y adaptamos métodos bottom-up para la producción de NPs de diferentes materiales inorgánicos, tales como QDs, NPs plasmónicas (Au, Ag, Cu) y NPs magnéticas (óxidos de Fe, FePt, Mn/Co/Zn-ferritas). Podemos ajustar el tamaño, la forma y las cubiertas (ligandos), lo que nos permite producir coloides muy robustos y estables para diversas bio-aplicaciones.
Actualmente también trabajamos tanto en la obtención de nanomateriales híbridos formados por NPs inorgánicas y MOFs (metal-organic frameworks) como en otros nuevos materiales con enorme potencial (NPs hechas de perovskitas, etc).
Fig. 1: A) Composites nanoperovskita-polímero estables en soluciones acuosas; Appl. Mater. Today 2019, 15, 562-569. B) Nanocomposites de estructura núcleo(nanopartícula)@corteza(MOF): Au-nanoestrella@ZIF-8; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 7078-7082. ; Pd-nanoparticula@ZIF-8, Cell Rep. Phys. Sci. 2020, 1(6), 100076. Diferentes tipos de MOFs: ZIF-8, ZIF-90, UiO66, etc.
ORIGAMIS DE ADN PARA MODIFICAR LA SUPERFICIE DE NANOMATERIALES
Aplicando el conocimiento existente en la utilización de hebras de ADN para crear estructuras moleculares con un control atómico, se está trabajando en el desarrollo de nanoimpresoras moleculares construidas con hebras plegadas de ADN (origamis). El objetivo último es imprimir patrones de ligandos con un control espacial 3D, por ejemplo, se puede utilizar como modelo de patrones, las disposiciones que presentan de manera natural las proteínas en las superficies de los virus. Todo esto para poder comprender cómo el número y la disposición espacial de los ligandos determina el comportamiento y el destino biológico de los materiales. Como objetivo último está el desarrollo de una nueva generación de nanomedicinas más eficientes.
Fig. 2: Sistema de “nanoimpresión” sobre nanopartículas mediante la utilización de impresoras de ADNs.
NANOCALEFACTORES and NANOREACTORES
La interacción de luz o AMF con NPs inorgánicas es en general órdenes de magnitud mayor que con moléculas orgánicas. Las NPs inorgánicas son por tanto candidatas ideales como agentes calefactores activables de forma remota por luz o AMF.
Desarrollamos nanocalefactores multifuncionales muy eficientes basados en NPs plasmónicas o en NPs magnéticas, para diversas aplicaciones, tales como terapia fototérmica, hipertermia magnética, imagen optoacústica y detección térmica.
Fig. 3: Liberación de drogas encapsuladas en NP@MOF nanocomposites controlada por luz mediante el efecto fototermoplasmónico. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 7078-7082.
TRANSPORTADORES DE FÁRMACOS ACTIVABLES POR ESTÍMULOS EXTERNOS
Desarrollamos materiales compuestos multifuncionales para transporte de fármacos. Éstos están basados en cápsulas poliméricas sintetizadas mediante la técnica layer-by-layer, en las que integramos NPs plasmónicas y/o magnéticas.
Mediante estímulos externos, tales como luz, campos magnéticos alternos (AMF) o ultrasonidos, las cápsulas pueden “abrirse” y liberar su contenido dentro de células.
Podemos encapsular diversas macromoléculas de interés bio-médico, tales como siRNA, miRNA, proteínas, drogas hidrofóbicas, anticuerpos, etc.
Fig. 4: Nanocápsulas poliméricas para liberación de drogas in vivo mediante estimulación por ultrasonidos. J. Control. Release 2019, 308, 162–171
NANOSISTEMAS BIOMIMÉTICOS “INTELIGENTES”
Buscamos el desarrollo de una nueva generación de materiales biomiméticos, que mimetizan estructuras naturales como células (su envoltura/cubierta de proteínas y componentes de su membrana) como base para la fabricación una herramienta universal basada en nanomateriales multifuncionales, para su aplicación como nanosistemas “inteligentes” en la liberación controlada (más segura y eficiente) de fármacos mediante estímulos externos.
El diseño de nuevas nanoestructuras biológicas (nanosistemas biomiméticos) que combinen componentes de membranas celulares, así como nanopartículas (NPs) inorgánicas capaces de crear ensamblados nano-bio inorgánicos funcionales que posean por un lado las propiedades fisicoquímicas conferidas por las NPs inorgánicas y por otro lado, las capacidades biomiméticas. Con el objetivo de su posible aplicación al tratamiento de diferentes enfermedades, se puede modular la elección de diferentes fármacos encapsulados y de diferentes cubiertas biomiméticas que posibiliten una estrategia de vectorización activa y una alta especificidad hacia un tejido diana, evadiendo las defensas del organismo.
Fig. 5: A) Producción de nanosistemas biomiméticos (cellsomes) en los que podemos encapsular diversas NPs y fármacos/biomoléculas, así como modificar la composición y superficie de su cubierta lipídica. Los nanosistemas mimetizan la membrana celular de la célula de la que fueron extraídas. B) Desarrollo de un sistema biomimético nanoestructurado híbrido basado en la incorporación de NP plasmónicas (nanocilindros de oro) a los cellsomas obtenidas a partir de membranas celulares de células tumorales, de modo que pudiesen ser activadas (y liberar así el cargo de su interior) mediante un estimulo externo. Se utilizó como modelo de cargo encapsulado, un anticuerpo capaz de unirse a la tubulina, componente del citoesqueleto celular, produciéndose así el inmunomarcaje en el citosol celular una vez que los nanosistemas eran captados por las células y éstas irradiadas con un laser de luz infrarroja. Adv. Biosys. 2020, 4(3),1900260
NANOBIOINTERACCIONES
Estamos interesados en caracterizar la interacción de “nuestros” materiales con biosistemas de relevancia, tales como proteínas (protein corona), células o animales.
Usamos y desarrollamos métodos (p.ej.: estabilidad coloidal, nanotoxicología, internalización de NPs, etc.) tanto para evaluar el impacto de nuestros materiales, o de proteínas que se adsorben a nuestros materiales, en sistemas vivos como para caracterizar qué les ocurre a “nuestros” materiales en contacto con medios de relevancia biológica (p.ej.: medios de cultivo, medios fisiológicos, células, animales, etc.).
Fig. 6: Diferentes escenarios y barreras biológicas que encuentran las NPs cuando son inyectadas in vivo. ACS Nano, 2017, 11 (3), pp 2397–2402.