Archivo del Autor: Alberto Martín Molina

Acerca de Alberto Martín Molina

Breve descripción de las líneas de investigación desarrolladas • Líneas iniciadas durante la etapa predoctoral: o Estabilidad de emulsiones de interés industrial: En el año 1998 entré a formar parte del grupo de Física de Fluidos y Biocoloides, del Departamento de la Universidad de Granada (en adelante UGR) como becario de investigación asociado a un contrato de investigación suscrito entre la UGR y la empresa la Unión Resinera Española (LURESA). Durante casi dos años, caractericé la estabilidad coloidal de las muestras de emulsión de resina que la empresa nos enviaba semanalmente, realizando los correspondientes informes confidenciales. o Caracterización coloidal de dispersiones de látex funcionalizados: Tras los dos años de experiencia con las emulsiones de LURESA, obtuve una beca predoctoral con cargo al proyecto: "Síntesis y aplicación de nuevos polímeros coloidales funcionalizados en la detección de analitos de interés clínico" (MAT1999-0662-C03-02). Proyecto coordinado integrado por la Universidad de Granada, Universidad del País Vasco y Hospital San Millán San Pedro de Logroño. Mi cometido entonces fue caracterizar coloidalmente diferentes suspensiones de látex funcionalizado para su posterior aplicación a inmunoensayos clínicos. En concreto se sintetizaron y caracterizaron partículas de látex con grupos funcionales de tipo amino para enlazar macromoléculas (i. e. péptidos, proteínas, etc...). Las partículas de látex fueron caracterizadas para conocer el tamaño y la monodispersidad del sistema, así como la estabilidad y el estado de carga de las partículas en función de las condiciones del medio (ver artículos 1, 6 y 11 de la sección 10.1). o Fenómeno de sobrecarga coloidal. Paralelamente a la línea anterior, inicié mi tesis doctoral con una nueva línea de investigación dentro del grupo que consistía en analizar el fenómeno de sobrecarga en coloides modelo. Este fenómeno consiste en que, bajo determinadas condiciones, la concentración de iones en las proximidades de una partícula coloidal cargada puede llegar a ser tal que la carga debida a los iones sea mayor que la carga original del coloide. El fenómeno de sobrecarga tiene especial relevancia en el campo de la terapia génica y más concretamente en estudios de moléculas de ADN en presencia de electrolitos multivalentes. Bajo condiciones fisiológicas (0.1 M de NaCl), las moléculas de ADN se encuentran extendidas por efecto de la carga negativa que se distribuye a lo largo de cada una de ellas. La presencia de esta carga hace que tanto estas moléculas como distintas partes de las mismas experimenten una intensa repulsión electrostática. Sin embargo, se ha comprobado que una pequeña concentración de iones multivalentes puede dar lugar a una condensación del ADN por efecto de sobrecarga. Una aplicación de este fenómeno de sobrecarga puede estar en el tratamiento de infecciones víricas. Para llevar a cabo este trabajo se realizaron experimentos de electrocinética, cálculos teóricos modelos de ecuaciones integrales y simulaciones Monte Carlo (MC) (ver artículos 2-5, 7-10, 13-16, 18, 22 y 27-29 de la sección 10.1). • Línea iniciada durante la etapa postdoctoral: o Interacciones moleculares entre proteínas de interés biológico. En Octubre de 2006 comienzo una estancia postdoctoral en el prestigioso centro de investigación: École Normale Supérieure de París (Francia). En este centro investigaron entre otros, los Premios Nobel de Física: Alfred Kastler (Nobel de Física en 1966), Pierre Gilles de Gennes (Nobel de Física en 1992) y Claude Cohen-Tannoudji (Nobel de Física en 1997). Esta estancia posdoctoral fue financiada el primer año por el Quinto Programa Marco de la Unión Europea, con cargo al proyecto: "Nanocapsules with functionalized surfaces and walls (HPRN-CT-2000-00159)". Además del École Normale Supérieure de París, este proyecto coordinado aglutina a su vez a los siguientes centros europeos de investigación: Max Planck Institute de Golm (Alemania), CNRS de Toulouse (Francia), Universidad de Génova (Italia), University for Agricultural Sciences de Viena (Austria), Ecole Polytechnique Federale Lausanne de Lausana (Suiza) y Chemical Engineering on the Faculty of Engineering de Oporto (Portugal). El objetivo de mi contrato se enmarcaba dentro de la Biofísica, una nueva línea de investigación para mí y que en el caso particular de mi estancia, consistió en el estudio de interacciones moleculares entre proteínas de interés biológico mediante técnicas de fuerzas superficiales. En particular experimentos encaminados a determinar tanto fuerzas como propiedades mecánicas de capas de proteínas-S mediante diferentes dispositivos de fuerza superficial, a saber, Aparato de Fuerza Superficial y Microscopio de Fuerzas Atómicas (ver artículo 17 de la sección 10.1). • Líneas iniciadas durante la etapa de reincorporación: o Estudio de estudio de agregación y fusión de vesículas de interés biológico. En noviembre de 2005 obtengo un contrato Contrato de Reincorporación de Doctores mediante el Programa Ramón y Cajal del Ministerio de Educación y Ciencia (RYC-2005-000829). El objetivo del contrato fue iniciar una nueva línea de investigación en el grupo de acogida, en mi caso el Grupo de Física de Fluidos y Biocoloides de la UGR. En virtud de mi experiencia postdoctoral en el campo de la Biofísica, esta nueva línea tuvo como objetivo el estudio de agregación y fusión de vesículas de interés biológico. Esta línea implicó en primer lugar una etapa de síntesis y caracterización de suspensiones de liposomas formados por diferentes lípidos (tanto neutros como cargados). Parte de el interés suscitado por los liposomas se debe a sus múltiples aplicaciones en el campo de la biomedicina ya que se trata de estructuras biocompatibles para encapsular, almacenar, compactar y distribuir proteínas, ácidos nucleicos, fármacos, etc. Además, desde un punto de vista científico, los liposomas están considerados como sistemas modelo de membranas celulares que han sido aplicados en el estudio de procesos de transporte biológicos a través de las membranas celulares, fenómenos de agregación inducidos por otras sustancias biológicas, etc…En este periodo se desarrollaron además simulaciones por ordenador para estudiar diferentes propiedades de la distribución iónica entorno a liposomas cargados (doble capa eléctrica, DCE) y de la interacción lípido-ion. Por otro lado, se realizó un trabajo teórico-experimental de agregación de liposomas aniónicos de fosfatidílserina (PS-) inducida por iones Ca2+. En relación con esta línea de investigación, también se colaboró con otros miembros del grupo de investigación para el estudio de propiedades interfaciales de mezclas de proteínas y surfactantes en la interfaz aire-agua (ver artículos 12, 19-21, 23-24, 32 y 38 de la sección 10.1). o Simulación de DCE y de fuerzas entre coloides. A nivel molecular, las simulaciones con el Modelo Primitivo (MP) de electrolito constituyen una herramienta muy útil para caracterizar diferentes aspectos de las suspensiones coloidales mediante simulaciones MC. El papel de las correlaciones iónicas en la conformación de la DCE se prueba comparando simulaciones y una teoría clásica modificada que incluye efectos del tamaño de los iones. Tras la inserción de fuerzas de dispersión en el MP, la especificidad salina de suspensiones coloidales en presencia de electrolitos mono- y divalentes es también estudiada. Las interacciones de DCE se estudian a través de los cálculos de la presión neta entre un par de placas igual y opuestamente cargadas en presencia de disoluciones electrolíticas mono- y divalentes. El MP básico también se puede modificar para modelar iones con distribución de carga interna. Un modelo de iones esferoidales con dos cargas elementales es propuesto. De esta manera, las interacciones cuadripolares derivadas de los grados de libertad agregados y sus efectos sobre la DCE se analizan proporcionando una mayor comprensión de la función de las correlaciones iónicas de origen culombiano y no-culombiano (ver artículos 25-26, 31, 34 y 36 de la sección 10.1). • Líneas iniciadas durante la etapa de Profesor Contratado Doctor. o Propiedades fisicoquímicas de complejos liposomas-ADN de interés biotecnológico. En Junio de 2010 y tras superar las diversos informes de seguimiento del Programa Ramón y Cajal así como el Programa I3 por parte del Ministerio de Ciencia e Innovación, la UGR convoca a concurso público una plaza de Profesor Contratado Doctor en el área de Física Aplicada (Plaza 2/12/PCD/90) cuyo concurso gano y firmo mi nuevo contrato como Profesor Contratado Doctor con fecha de 7 Julio de 2010, el cual disfruto en la actualidad. Ese mismo año comienza el Proyecto de Excelencia (tipo motriz) de la Junta de Andalucía: "Propiedades físico-químicas de complejos mesoscópicos de interés biotecnológico" (P09-FQM-4698), del cual soy Investigador Principal. El objetivo de dicho proyecto es continuar con la línea de investigación en Biofísica iniciada con el Contrato Ramón y Cajal extendiendo el estudio original de caracterización de suspensiones de liposomas a una de sus principales aplicaciones: como vehículo de ADN en terapia génica. Así pues, se pasó a formar y caracterizar complejos liposomas-ADN (lipoplejos) realizando estudios teórico-experimentales de las propiedades fisicoquímicas de lipoplejos catiónicos formados por liposomas catiónicos y ADN. Además, se estudia la interacción lípido-ADN en presencia y ausencia de electrolito. La principal originalidad de esta línea de investigación es que además de lipoplejos catiónicos, se analizan lipoplejos aniónicos formados por liposomas aniónicos y ADN. Estos vehículos genéticos suponen en la actualidad una prometedora alternativa a los virus y a los lipoplejos catiónicos pues presentan menos toxicidad que éstos últimos (ver artículos 30, 33, 35 y 40 de la sección 10.1). o Simulación por ordenador de nanogeles de polielectrolito. Paralelamente a la línea anterior y en colaboración con el Dr. Manuel Quesada Pérez de la Universidad de Jaén, trabajo en una línea de investigación cuyo objetivo es la simulación por ordenador de nanogeles de polielectrolito. Los nanogeles son partículas coloidales entrecruzadas que pueden hincharse por absorción de grandes cantidades de disolvente. Este comportamiento está gobernado por el balance entre las fuerzas atractivas y repulsivas que actúan en las partículas. La habilidad que tienen los nanogeles para experimentar grandes cambios reversibles en volumen, los convierte en materiales muy interesantes y adecuados para ser utilizados para encapsular y liberar compuestos u otros materiales. Sin embargo, la simulación de geles con grupos funcionales ionizables, o geles de polielectrolito, es más bien escasa y muy reciente a pesar de las aplicaciones científicas, tecnológicas e industriales de estos sistemas. Así pues, en esta línea se vienen desarrollando estudios por simulación de la estructura interna y el hinchamiento de nanogeles de polielectrolito por efecto de la temperatura. Además, en virtud de los trabajos realizados, se han propuesto diferentes potenciales hidrófobos con los que modelar el efecto de la temperatura en polielectrolitos termosensibles (ver artículos 37 y 39).

Tesis

El proyecto P09-FQM-4698 financió la Tesis Doctoral: “Cation-mediated interaction between DNA and Anionic Lipid Surfaces: experimental and simulation study” por parte del Dr. Germán Luque Caballero en Granada, Julio de 2014.

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[6] “Atomic Force Microscopy as a tool to study the adsorption of DNA onto lipid interfaces“. Aceptado en Microscopy Research and Technique (2016). DOI: 10.1002/jemt.22654. G. Luque-Caballero1, J. Maldonado-Valderrama1, M. Quesada-Pérez2, A. Martín-Molina1*  Departamento de Física Aplicada, Universidad de Granada, Campus … Sigue leyendo

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