Becas JAE Intro
La convocatoria JAE Intro tiene por objeto la concesión de 300 becas (30 de ellas en el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón) de introducción a la investigación para alumnos con alto nivel de rendimiento académico. Las becas se conceden en régimen de concurrencia competitiva y de acuerdo con los principios de transparencia, objetividad y publicidad.
El plan de formación derivado de la concesión de estas becas se desarrollará en el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón, bajo la dirección de sus investigadores/profesores, posibilitando que dicho plan de formación esté orientado al posterior desarrollo de la tesis doctoral en el Instituto.
Se reservará un cupo legalmente establecido de 15 becas a candidatos que tengan la condición legal de personas con discapacidad de grado de discapacidad igual o superior al 33%. Asimismo, se reservarán hasta 15 becas para candidatos matriculados en el curso 2022-2023 o 2023-2024 en alguno de los Másteres Universitarios oficiales o título propio que oferta la Universidad Internacional Menéndez Pelayo (en adelante UIMP) en alianza académica con el CSIC.
Es recomendable que para poder optar a la concesión de becas JAE Intro en el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (CSIC – UNIZAR) el estudiante se ponga en contacto directamente con los grupos de investigación o con los investigadores que desarrollen tareas científicas afines a sus intereses y ellos les informarán de los diferentes planes y programas ofertados.
Becas JAE Intro 2025
Referencia: JAEINT25_EX_0093
Personal investigador: Mª Jesús Blesa
Grupo: Sistemas pi-Funcionales Fotoactivos
Título del programa formativo: Materiales compuestos de un colorante orgánico y nanoestructuras de carbono para la producción de hidrógeno verde
Los colorantes orgánicos son capaces de captar la luz solar y transferir carga para generar electricidad o un potencial químico. En las celdas fotovoltaicas sensibilizadas por colorante (Dye-sensitized solar cells, DSSCs), el colorante orgánico se une a un semiconductor inorgánico, habitualmente un óxido de titanio nanoestructurado. De manera análoga, las combinaciones de colorante orgánico y óxido de titanio se están probando en la ruptura fotoelectrolítica de agua para producir hidrógeno verde.
El problema de los óxidos semiconductores como el óxido de titanio es que sólo pueden captar una pequeña fracción de la irradiación solar, en el rango del UV, lo que deriva en bajas eficiencias de conversión. En cambio, los colorantes orgánicos absorben en el rango del visible, que es mayoritario en el espectro solar. Así, la unión de un colorante orgánico con el óxido de titanio nanoestructurado mejora su rango de sensibilidad, manteniendo sus características fotofísicas y fotoquímicas favorables. Sin embargo, las moléculas orgánicas presentan a menudo problemas de estabilidad química bajo irradiación prolongada y en entornos acuosos. Para evitar la degradación del colorante debe impedirse la acumulación de carga y favorecer la transferencia. Una posible estrategia puede ser el acoplamiento de una nanoestructura de carbono adecuada que ayude a extraer las cargas fotogeneradas en el colorante y favorezca el transporte hacia el semiconductor inorgánico.
En este trabajo se preparará un colorante orgánico diseñado específicamente, se utilizará para sensibilizar un fotoánodo de óxido de titanio nanoestructurado para celdas fotovoltaicas y para la reacción fotoelectroquímica de agua para producir hidrógeno verde. Aparte de la eficiencia en la conversión, se considerará especialmente la estabilidad química. Por ello, se plantea la utilización de materiales compuestos con nanoestructuras de carbono.
Referencia: JAEINT25_EX_0147
Personal investigador: Blanca Ros
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título del programa formativo: Materiales supramoleculares funcionales basados en unidades tipo bent-core
Nuestra amplia experiencia en la utilización de los cristales líquidos para el desarrollo de materiales funcionales avanzados con alto grado de orden molecular, junto al hecho de que las fuerzas intermoleculares que inducen este estado pueden también manifestarse y ser igualmente eficaces en presencia de disolventes o tras anclajes a superficies, está permitiendo que, con las mismas moléculas, sea posible obtener materiales supramoleculares con morfología, estructuración y dimensionalidad controlables, modulando con ello propiedades funcionales y aplicaciones de alto interés tecnológico. En este reto, las moléculas de geometría curvada (“bent-core”) se están mostrando como diseños moleculares innovadores y de alta versatilidad en la preparación de muy diferentes materiales avanzados, a través de química supramolecular. El objetivo de este proyecto formativo es la síntesis, preparación y caracterización de nuevas moléculas orgánicas funcionales de tipo “bent-core” y de novedosos materiales supramoleculares: cristales líquidos termótropos y liótropos, ionogeles, emuslsiones y materiales para impresión 3D.
Tareas a realizar:
1. Síntesis y purificación de compuestos orgánicos tipo “bent-core” mediante química covalente.
2. Caracterización estructural mediante IR, RMN, UV-vis y EM.
3. Estudio de propiedades cristal líquido mediante MOP, TGA y DSC.
4. Preparación y caracterización estructural y funcional de formulaciones CL y geles mediante TEM y/o SEM.
5. Estudio estructura – actividad de los diferentes materiales supramoleculares.
6. Actividades programadas en el grupo y centro de investigación: «Curso Práctico de manejo de Espectrómetros de RMN», «Seguridad en el laboratorio»; asistencia a seminarios científicos organizados en el INMA y a reuniones del grupo investigación.
Referencia: JAEINT25_EX_0227
Personal investigador: Cristina Momblona
Grupo: Películas y Partículas Nanosestructuradas (NFP)
Título del programa formativo: Desarrollo de dispositivos novedosos emisores de luz basados en perovskita
Este programa formativo está orientado a estudiantes interesados en semiconductores y su aplicación en emisión de luz. El estudiante será formado en los conceptos básicos de síntesis y caracterización de materiales semiconductores y de dispositivos emisores de luz. En concreto, se abordará la síntesis de perovskitas tipo 2D y quasi-2D, materiales semiconductores con propiedades ópticas muy prometedoras tanto emisores como absorbentes de luz. Este material se implementará en dispositivos multicapa y se estudiará su capacidad de emisión de luz – células emisoras de luz de perovskita.
Los perovskitas son materiales semiconductores económicos, de fácil síntesis y con propiedades ópticas excepcionales. La modificación de su composición química, eligiendo apropiadamente los precursores, permite modificar muy sencillamente las propiedades ópticas de las mismas. En este programa, se formularán perovskitas estables y se analizará su comportamiento optoelectrónico
Las tareas principales del estudiante durante el periodo de disfrute de la Beca JAE INTRO 2025 serán: A) Revisión breve de bibliografía, B) Preparación de disoluciones de perovskita 2D y quasi-2D, C) Fabricación y caracterización de capas de perovskita y D) Desarrollo y caracterización de dispositivos emisores de luz.
Referencia: JAEINT25_EX_0246
Personal investigador: Javier Campo
Grupo: Multifunctional Molecular Magnetic Materials (M4)
Título del programa formativo: Topological magnetic textures in chiral magnets studied with Xray resonant scattering
The presence of Skyrmions or a Helical textures do not agree with our preliminary results about the origin of the so called «B-phase» discovered by our group[1,2]. It could be caused by a subtle change in the anisotropic exchange at low temperatures or by a subtle reorientation of the four magnetic sublattices of Fe/Co in Fe1-xCoxSi driven by the magnetic field. In this sense we considered that high-resolution resonant elastic synchrotron Xray scattering (REXS) technique could help to discern between one of those possible mechanisms.
Therefore, we collected REXS data to directly probe the anisotropic exchange interaction (AEI) and elucidate the nature of the new magnetic phase (“B-phase”) at low temperatures near the critical field Hc, in the anisotropic cubic chiral helimagnet Fe1-xCoxSi (x = 0.25) for two orientations of lamellae prepared by using Focused Ion Beam (FIB), with the important and unique characteristic that our compound has the desired structural chirality [3].
Therefore we will evaluate the real effect of the AEI and the magnetic anisotropy terms in the Hamiltonian that describes the physics of the B20 magnets and its role in the appearance of the so-called «B phase».
Goal
In this project the candidate will analyze the experimental REXS data acquired at the BESSY synchrotron (Berlin) for enantiopure FeCoSi and will participate in another campaign to acquire new set of data.
Tasks
Revision of the bibliography, data analysis and modeling, drafting the results.
Experimental techniques.
Preparation of lamellae by using FIB and participation in REXS experiments at BESSY
[1] M. Ohkuma et al., APL Mater. 10, 041104 (2022)
[2] V. Laliena and J. Campo: Phys. Rev. B 96, 134420 (2017).
[3] Y. Kousaka et al., JPS Conf. Proc. 2, 010205 (2014)
Referencia: JAEINT25_EX_0292
Personal investigador: David Zueco
Grupo: Theory, Modelling and Simulation (aTMOS)
Título del programa formativo: Inteligencia Artificial para materiales cuánticos
Esta beca JAE INTRO se centra en el uso innovador de técnicas avanzadas de inteligencia artificial (IA) para resolver modelos cuánticos. A través de la aplicación de ansätze basados en redes neuronales, el proyecto busca codificar el estado fundamental de sistemas de muchos cuerpos, superando las limitaciones inherentes a los métodos numéricos tradicionales.
Referencia: JAEINT25_EX_0305
Personal investigador: María Sancho
Grupo: Películas y Partículas Nanosestructuradas (NFP)
Título del programa formativo: Uso de organoides para evaluar las propiedades antitumorales de nanopartículas terapéuticas y vesículas celulares
El campo de la nanomedicina está siendo testigo del auge de estrategias basadas en vesículas extracelulares como soluciones prometedoras para administrar selectivamente fármacos y agentes terapéuticos, como es el caso de las nanopartículas para alcanzar las dianas de interés. La falta de selectividad y eficacia en la administración de dichas nanopartículas es el principal obstáculo para la traslación clínica de la nanomedicina, dando lugar a una administración sistémica y a una cantidad insuficiente de agente terapéutico que llega al objetivo (reduciendo la eficiencia del tratamiento y dando lugar a resistencias y efectos secundarios). Las vesículas extracelulares se postulan como excelentes candidatos para superar los problemas de selectividad para administrar nanopartículas y enzimas terapéuticas a los tejidos diana.
El objetivo de este trabajo es combinar nanopartículas terapéuticas con vesículas extracelulares de células tumorales de pacientes para dirigirlas selectivamente a las células diana y evaluar su internalización en modelos in vitro 2D y organoides derivados de pacientes.
Las tareas a realizar incluyen:
1) Puesta a punto de células tumorales y organoides derivados de pacientes;
2) Aislamiento de vesículas extracelulares mediante exclusión de tamaño, ultracentrifugación, etc. y caracterización en términos de morfología, funcionalidad y dimensiones (NTA, DLS, potencial zeta, TEM, CryoTEM, citometría de flujo, etc.);
3) Síntesis y caracterización de nanopartículas terapéuticas (mediante una amplia batería de técnicas fisoquímicas (FTIR, TGA, UV-VIS, DLS, TEM, MPAES, etc.), antes y después de ser encapsuladas dentro de las vesículas extracelulares);
4) Estudio de las propiedades de biocompatibilidad y tolerabilidad de las EVs-NPs creadas en modelos de cultivo celular (ensayo metabólico, microscopía confocal, citometría de flujo, etc.); y
5) Evaluación de su internalización en las células tumorales diana así como en organoides de las células tumorales por microscopía confocal y citometría de flujo.
Referencia: JAEINT25_EX_0317
Personal investigador: Agustín Camón
Grupo: Quantum Materials and Devices (QMD)
Título del programa formativo: Detectores criogénicos de radiación basados en superconductores
El grupo de tecnologías cuánticas (QMAD) del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA) desarrolla sensores de transición superconductora (TES) con aplicaciones en astrofísica, ciencia de materiales o tecnologías cuánticas. Los TES se han utilizado con éxito desde 1995, cuando se propuso utilizarlos polarizados en voltaje. Esto permitió que el TES se autoestabilizara en su temperatura de transición, pudiendo utilizarse como bolómetro o microcalorímetro. Al acoplar al sensor un absorbente adecuado y optimizar cuidadosamente su diseño, los TES pueden detectar fotones individuales en un amplio rango de frecuencias, desde el infrarrojo hasta los rayos gamma, con una resolución energética excepcionalmente alta. En la actualidad estamos desarrollando detectores de rayos X con las especificaciones que la Agencia Espacial Europea (ESA) ha fijado para la misión ATHENA, un telescopio de rayos X. El estudiante se integrará en el equipo de investigación, participando en los distintos aspectos del desarrollo de los detectores. Por un lado, participará en las tareas de fabricación, desde el diseño de las máscaras y la deposición de los distintos materiales por distintas técnicas (sputtering, e-beam), hasta la fabricación de los dispositivos en la sala blanca del Instituto. Por otro lado, colaborará en las tareas de caracterización. Esta se lleva a cabo en un refrigerador de dilución con una temperatura base de 6 mK, por lo que el candidato se familiarizará con las técnicas criogénicas más avanzadas. Realizará una caracterización completa de los dispositivos, midiendo curvas R(T), curvas I-V a varias temperaturas, impedancia compleja y niveles de ruido. A partir de estas mediciones, se extraerán los distintos parámetros que caracterizan un TES, incluyendo capacidad calorífica, conductividad térmica, ruido, temperatura crítica (Tc) y la resolución espectral. Finalmente, utilizando una fuente de rayos X de 55Fe, detectará los pulsos generados por la llegada de fotones individuales y se determinará la resolución analizando el área del pulso. El objetivo es alcanzar una resolución en energía mejor de 3 eV para fotones de 5.9 keV, cumpliendo las especificaciones que ha fijado la ESA para la Misión ATHENA. Por todo ello, el candidato adquirirá una amplia formación en distintas técnicas experimentales como fabricación, física de bajas temperaturas, caracterización y análisis de datos.
Referencia: JAEINT25_EX_0347
Personal investigador: Luis Oriol
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título del programa formativo: Nanomateriales antimicrobianos basados en sistemas sideróforo-bactericida
La resistencia bacteriana a antibióticos es una de las mayores emergencias a las que nos enfrentamos en el ámbito de Salud (aunque se puede considerar global por sus repercusiones sociales y económicas) y para la que se están desarrollando múltiples estrategias desde diferentes disciplinas incluidas la química y ciencia de materiales y nanomateriales. En este proyecto se persigue, por una parte, utilizar conceptos de química click/unclick para la modificación de bactericidas con agentes quelantes de Fe (sideróforos) que potencien su actividad antimicrobiana, aprovechando la . Por otra parte, su inclusión en nanomateriales como agentes de direccionamiento y protección, utilizando nanogeles y/o nanotransportadores de copolímeros bloque.
Las tareas a realizar son:
i) síntesis (click) de conjugados sideróforo-bactericida;
ii) optimización de las condiciones de rotura (unclick) del sistema sideróforo-bactericida (con recuperación del bactericida);
iii) formulación, síntesis y caracterización de nanohidrogeles optimizando la carga y conjugación del sistema sideróforo-bactericida;
iv) síntesis y estudio de nanotransportadores basados en copolímeros bloque anfífilos.
Además de la formación en química orgánica y de polímeros, este proyecto proporcionará formación en caracterización de nanomateriales y formación básica en el estudio biológico de los antimicrobianos (en este caso en colaboración y en función del desarrollo del proyecto).
Referencia: JAEINT25_EX_0349
Personal investigador: Milagros Piñol
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título del programa formativo: Polímeros inteligentes para la administración controlada de fármacos
El diseño de sistemas innovadores para la administración controlada de fármacos exige precisión en la forma de administración, de modo que la liberación pueda ser dirigida y adaptada a las necesidades específicas de cada aplicación. Entre las diversas alternativas disponibles, los copolímeros anfifílicos, capaces de autoensamblarse en medios acuosos, constituyen una plataforma altamente versátil. A través de modificaciones químicas, es posible adaptar tanto el proceso de autoensamblaje como la encapsulación y liberación de moléculas bioactivas, ajustándolos a los requisitos específicos de la aplicación concreta. En este contexto, la obtención de macromoléculas con características de autoensamblaje reproducibles y respuesta a diferentes estímulos es clave para avanzar en este campo.
Este proyecto tiene como propósito la síntesis de copolímeros bloque utilizando métodos avanzados de polimerización controlada y reacciones de química “click”, integrados con técnicas innovadoras de fabricación como la nanoprecipitación, microfluídica o el autoensamblaje inducido por polimerización (PISA). El objetivo final es la preparación de hidrogeles micelares para optimizar la dosificación de agentes antimicrobianos o antiinflamatorios.
El programa de formación dentro del proyecto JAE INTRO ICU está diseñado para proporcionar conocimientos y habilidades en técnicas de polimerización controlada, modificaciones post-sintéticas mediante química “click”, así como herramientas de caracterización estructural mediante espectroscopía RMN, infrarrojo (IR), cromatografía en gel (GPC) y análisis térmicos (TGA, DSC). También se abordará la fabricación de estructuras autoensambladas y su análisis mediante microscopía electrónica (TEM) y dispersión de luz dinámica (DLS). Finalmente, se investigará el encapsulamiento de moléculas modelo y su liberación frente a estímulos como cambios de pH, luz o temperatura.
Referencia: JAEINT25_EX_0513
Personal investigador: Lucía Gutiérrez
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título del programa formativo: Alineación de vesículas intracelulares usando campos magnéticos
El número de diferentes aplicaciones que utilizan nanopartículas magnéticas (MNPs) combinadas con campos magnéticos no para de crecer. Esto se debe a la posibilidad de controlar de forma remota y con control temporal y espacial de la producción de calor y fuerzas a nivel nanométrico. Algunos ejemplos son: el uso en tratamientos contra el cáncer mediante hipertermia magnética, el transporte de fármacos, la magnetogenética, etc.
Una parte desconocida de estos procesos es la formación dinámica de cadenas de partículas para formar estructuras alargadas cuando están expuestas al campo magnético alternos. La razón por la que hay muy poca información sobre este fenómeno se debe principalmente a que, dependiendo de la composición de las nanopartículas, esto será un fenómeno reversible una vez que se apague el campo magnético, lo que dificulta mucho su seguimiento y caracterización.
El trabajo del proyecto JAE propuesto se enmarca dentro del proyecto MAG-CHAIN, cuyo objetivo es investigar los procesos dinámicos que ocurren cuando las MNPs están expuestas a un campo magnético AC que conduce a la formación de estructuras alargadas. En concreto, este proyecto JAE se centra en el marco de las aplicaciones biomédicas, donde la generación de estructuras alargadas puede causar daño mecánico a nivel subcelular.
El proyecto JAE incluye la preparación de nanopartículas y su caracterización. Estas partículas se utilizarán para evaluar la internalización de partículas usando diferentes cultivos celulares. Una vez internalizadas las partículas, se estudiará la alineación de partículas y de vesículas intracelulares al exponer los cultivos a campos magnéticos. Se estudiará el impacto que estos fenómenos tienen en la viabilidad celular.
Metodologías en las que se formará el candidato:
• Síntesis de nanopartículas magnéticas.
• Métodos de caracterización de nanopartículas: Microscopía Electrónica de Transmisión, Medidas de Radio hidrodinámico (DLS), Caracterización magnética, análisis elemental.
• Trabajo con modelos celulares.
• Aplicación de campos magnéticos alternos a cultivos celulares.
• Seguimiento de los movimientos de las vesículas mediante microscopía.
• Análisis de datos y realización de informes.
Referencia: JAEINT25_EX_0576
Personal investigador: Alberto Concellón
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título del programa formativo: Síntesis de polímeros fluorescentes para detección biomolecular con emulsiones de cristal líquido
Las emulsiones cristal líquido (ECL) son sistemas altamente prometedores para el desarrollo de biosensores ópticos debido a su gran sensibilidad y selectividad [https://doi.org/10.1002/anie.202308857]. Pequeñas interacciones entre el analito y la emulsión pueden inducir cambios significativos en sus propiedades macroscópicas, lo que las convierte en herramientas ideales para la detección de biomoléculas y agentes patógenos. Este proyecto tiene como objetivo desarrollar nuevos polímeros fluorescentes capaces de detectar los cambios en la organización interna de las ECL inducidos por analitos, contribuyendo así al diseño de biosensores ópticos portátiles para diagnóstico Point of Care (PoC).
Para ello, se sintetizarán copolímeros bloque anfífilos que incorporen cromóforos capaces de inducir emisión por agregación. Posteriormente, estos polímeros se emplearán en la preparación de ECL y se estudiará la variación de sus propiedades fluorescentes en respuesta a diferentes analitos. El trabajo experimental comenzará con la síntesis orgánica de monómeros y polímeros fluorescentes, seguida de la caracterización estructural de los compuestos mediante técnicas como resonancia magnética nuclear (RMN), espectroscopía infrarroja (IR) y espectrometría de masas (MS). A continuación, se analizarán las propiedades de los polímeros mediante RMN y cromatografía de permeación en gel (GPC), para posteriormente preparar las ECL y caracterizar su morfología mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido (SEM) y de transmisión (TEM). Seguidamente, se estudiarán sus propiedades ópticas mediante espectroscopía de fluorescencia, para finalmente evaluar la respuesta de estas emulsiones ante biomarcadores o agentes patógenos, con el objetivo de establecer correlaciones entre la estructura de los polímeros y la sensibilidad del sistema.
Este proyecto permitirá al estudiante adquirir autonomía en el laboratorio mediante el desarrollo de habilidades en síntesis, purificación y caracterización estructural de compuestos orgánicos. Además, fomentará competencias transversales como el trabajo en equipo en un entorno de investigación química, la gestión bibliográfica y el análisis crítico de la literatura científica. También se potenciarán la independencia y la responsabilidad sobre el trabajo experimental, así como la capacidad de elaborar y presentar informes científicos con rigor y claridad. La formación adquirida en este proyecto proporcionará al estudiante una base.
Referencia: JAEINT25_EX_0577
Personal investigador: Vera Cuartero
Grupo: Radiación Sincrotrón y Materiales: Investigación básica y Aplicaciones (RASMIA)
Título del programa formativo: Nuevos materiales para refrigeración sostenible por estado sólido: síntesis y caracterización
En la actualidad, aproximadamente el 20% de las emisiones de CO2 provienen de la fabricación y operación de dispositivos usados para refrigeración y calefacción, que están basados en compresores de gas que emplean gases de efecto invernadero. La refrigeración por estado sólido resulta una alternativa prometedora a estos sistemas convencionales, ya que esta tecnología ha demostrado ser capaz de proporcionar eficiencias de hasta el 70% y evita el uso de gases dañinos para el medio ambiente. Este trabajo propone el desarrollo de nuevos materiales cerámicos con aplicaciones en refrigeración sostenible mediante el efecto electrocalórico, que consiste en un cambio de temperatura en el material controlado por campos eléctricos.
El objetivo principal es mejorar las propiedades eléctricas de estos materiales funcionales controlando su composición y estructura. Para ello, se llevará a cabo la síntesis, mediante el método cerámico, de óxidos ferroeléctricos con alto potencial para la refrigeración en estado sólido. Se explorarán distintas composiciones químicas basadas en el material A6-xA’xB2Nb8O30 (A, A’=Ba, Sr, Ca; B= Ti, Sn, Hf, Zr), así como su evolución estructural con el dopaje, con el fin de describir diagramas de fases y posteriormente optimizar sus propiedades electrocalóricas cerca de temperatura ambiente. La síntesis se realizará por reacción en estado sólido, y los materiales obtenidos se analizarán mediante difracción de rayos X para estudiar su estructura cristalina. Se realizarán medidas eléctricas con un analizador de impedancias y un polarímetro en función de la temperatura en aquellos compuestos que resulten monofásicos.
Este proyecto ofrece una oportunidad para trabajar en un área innovadora de la ciencia de materiales, con aplicaciones directas en la transición hacia tecnologías de refrigeración más eficientes y ecológicas, lo cual supone un punto de partida multidisciplinar y atractivo para el inicio de la carrera investigadora.
Referencia: JAEINT25_EX_0727
Personal investigador: Reyes Mallada
Grupo: Películas y Partículas Nanosestructuradas (NFP)
Título del programa formativo: Electrificación de procesos químicos, procesos de activación de catalizadores con microondas
Una de las estrategias para la descarbonización de la industria química es la electrificación, con energías renovables, de los procesos químicos. Esta industria consume el 21% de la energía en Europa. El reformado seco de metano (DRM) usa CO₂ en lugar de H₂O para generar gas de síntesis con una relación H₂/CO de 1, es una vía eficaz en la reducción de gases de efecto invernadero. Esta reacción, catalizada por Ni y Fe soportados, es endotérmica, por lo que requiere temperaturas superiores a 650ºC, i.e. un alto consumo energético. Las microondas (MWs), permiten un calentamiento selectivo y más eficaz del catalizador, evitando pérdidas de calor asociadas a los mecanismos convencionales de conducción y convección.
Referencia: JAEINT25_EX_0763
Personal investigador: Ignacio Gascón
Grupo: Ensamblaje de Materiales y Modificación de Superficies (ENMA)
Título del programa formativo: Membranas de separación basadas en películas ultra-delgadas de redes metal-orgánicas porosas para una captura eficiente de CO2
El cambio climático, en gran parte debido a las elevadas emisiones de gases de efecto invernadero, representa un enorme desafío para nuestra sociedad que hace necesario desarrollar tecnologías cada vez más eficientes para la captura y reutilización del CO2. En este ámbito, la tecnología de membranas ha demostrado que es un método que ofrece ventajas significativas desde el punto de vista medioambiental y energético frente a otros procesos de separación.
Las redes metal-orgánicas (MOF) porosas poseen elevada área superficial, pueden ser diseñadas para tener una alta afinidad por el CO2, y su síntesis como nanopartículas de forma y tamaño homogéneos facilita la obtención de películas ultra-delgadas. No obstante, para lograr una utilización efectiva de dichas películas en procesos de separación (mezclas CO2/N2 o CO2/CH4) es necesario depositar una capa polimérica delgada encima del MOF que proporcione a la membrana final las propiedades mecánicas adecuadas.
El estudiante que elija este programa formativo tendrá la oportunidad de contribuir en el desarrollo de membranas más eficientes (a menor espesor, menor coste de preparación de las membranas y del propio proceso de separación).
Concretamente, se contempla la realización de las siguientes tareas:
i) Síntesis de nanopartículas de MOF de forma y tamaño homogéneos.
ii) Preparación de dispersiones estables con dichas partículas.
iii) Preparación de películas ultra-delgadas de MOF mediante: dip-coating, y Langmuir-Blodgett (LB) y su caracterización mediante: SEM, espectroscopías UV e IR, XRD, etc.
iv) Deposición de capas poliméricas encima de las películas de MOF y caracterización de las mismas.
Referencia: JAEINT25_EX_0825
Personal investigador: Anabel Gracia
Grupo: Quantum Materials and Devices (QMD)
Título del programa formativo: Integración de radicales y proteínas en circuitos superconductores con microscopía de fuerzas atómicas para el desarrollo de tecnologías cuánticas
En esta línea se utiliza la microscopía de fuerzas atómicas (AFM) en el modo de deposición para integrar moléculas y nanomateriales en sensores en condiciones ambientales. El proceso consiste en captar con la sonda o cantiléver del AFM mediante un dispositivo de microfluídica una “tinta” conteniendo las moléculas de interés para después depositarla de forma controlada, tanto en cantidad como en posición, en una zona localizada del sensor siguiendo un patrón.
El candidato o candidata se integrará en una o en las dos líneas en las que se puede trabajar en paralelo:
• La integración de moléculas de distintos tipos de radicales en resonadores superconductores para el desarrollo de procesadores cuánticos híbridos para el desarrollo de tecnologías de computación cuántica. Las propiedades físicas de los sistemas son después medidas a bajas temperaturas.
• La integración de metaloproteínas en las áreas de mayor sensibilidad de resonadores superconductores tipo LER con gran resolución en la detección de eventos cuánticos. Tras las medidas de EPR a bajas temperaturas, el nº de moléculas de cada depósito en la zona de influencia sensora será estimada con imagen de AFM y otras técnicas. En este caso el objetivo final es el desarrollo de una plataforma sensora para caracterización y detección de proteínas.
Referencia: JAEINT25_EX_0850
Personal investigador: Jesús del Barrio
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título del programa formativo: Más allá de los enlaces covalentes reversibles: Ingeniería de hidrogeles programables
En este proyecto se desarrollarán catalizadores de Ni y Fe soportados sobre perovskitas y óxidos mixtos tipo espinela, ajustando sus propiedades físico-químicas para optimizar su rendimiento en procesos asistidos por MWs. Las tareas a realizar incluyen síntesis con técnicas sol-gel y precipitación controlada y la caracterización de los materiales (difracción de Rayos X, superficie específica, XPS, TPR, SEM, TEM). También se utilizarán técnicas de caracterización avanzada, HRTEM y técnicas con radiación sincrotrón, como las espectroscopías de absorción de rayos X (XAS) XANES y EXAFS, con selectividad química a escala atómica, para conocer cambios en la disposición atómica y entorno de coordinación de los átomos antes y después del calentamiento MWs. La actividad catalítica será evaluada en un sistema experimental en el que es posible realizar calentamientos a velocidad controlada y observar la temperatura del solido con cámara termográfica, los gases a la salida se analizan en línea en un cromatógrafo de gas.
Referencia: JAEINT25_EX_0854
Personal investigador: Thomas van Zanten
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título del programa formativo: Building nanoscale biosensors: Peptide-driven assembly of photonic antennas
One of the biggest challenges in biotechnology is achieving high-contrast, real-time imaging of single molecules at physiological concentrations. Traditional approaches struggle with limited spatial resolution and poor signal-to-noise ratios. However, photonic antennas—like gold nanosphere dimers—can significantly enhance resolution and fluorescence, making them powerful tools for biosensing.
Despite their potential, widespread use of these nanostructures is hindered by high costs, scalability issues, and instability under physiological conditions. To overcome these limitations, our lab is developing a modular, peptide-based assembly to support gold nanospheres and create efficient photonic antennas. Why peptides? Because they offer a cost-effective, scalable, and bio-friendly way to assemble nanostructures—easily produced in bacteria and stable in biological environments.
Your Role in the Project
As part of this research, you will:
• Synthesize and Functionalize Gold Nanoparticles – Learn how to modify nanoparticles for biological applications.
• Engineer Peptide Modules – Design and produce self-assembling peptide scaffolds inspired by bacterial adhesion proteins.
• Characterize Photonic Antennas – Use fluorescence microscopy and single-molecule techniques to assess their performance.
• Master Cutting-Edge Techniques, including:
-Molecular biology methods (plasmid design, protein production, and purification)
-Nanoparticle characterization (UV-vis spectroscopy, DLS, electron microscopy, and gel electrophoresis)
-Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF) microscopy for single-molecule imaging
-Data analysis and scientific reporting
This is an exciting opportunity to blend nanotechnology, synthetic biology, and advanced imaging to tackle real-world biosensing challenges. If you’re passionate about nanomaterials, molecular self-assembly, and cutting-edge microscopy, join us in pushing the boundaries of bio-nanotechnology!
Referencia: JAEINT25_EX_1048
Personal investigador: Rosa Merino
Grupo: Procesado y Caracterización de Cerámicas Estructurales y Funcionales (ProCaCef)
Título del programa formativo: Portadores minoritarios en circona codopada con Y y Tb. Implicaciones en celdas SOEC
Las pilas de combustible y electrolizadores (SOEC) de óxido sólido se han convertido en una tecnología clave en la transición energética hacia un sistema más sostenible basado en combustibles como el hidrógeno. Estos dispositivos operan a altas temperaturas (entre 600 y 850 °C típicamente), lo que supone exigencias importantes en la construcción de las mismas y la compatibilidad de los componentes. Constan de electrolito, frecuentemente el óxido conductor iónico circona dopada con itrio (YSZ), electrodos activos para la evolución del H2 y del O2 respectivamente, y los interconectores que recogen la corriente y separan los gases. Las temperaturas de operación y los gradientes electroquímicos unido a la presencia de interfaces de distintos materiales conducen a procesos de degradación en operación que determinan la vida útil de los dispositivos.
Recientemente 1 hemos establecido que dopar con Tb el electrolito YSZ es útil en la investigación de los altos gradientes de actividad de oxígeno que se generan en los electrolizadores en operación, causantes en algunos casos de degradación de las celdas en operación. Para un análisis cuantitativo fiable es necesario conocer con precisión la conductividad de los portadores minoritarios, electrones y huecos, en el electrólito específico.
El trabajo que realizará el estudiante tiene como objetivo la investigación de la conductividad de portadores minoritarios en cerámicas de circona codopadas con Y y Tb y se inscribe dentro de la investigación que sobre SOEC realiza el grupo PROCACEF.
El estudio de los conceptos involucrados y la ejecución de las tareas van a permitir al estudiante adquirir conocimientos y habilidades muy valiosos en el campo de la generación de hidrógeno mediante dispositivos SOEC y en ciencia de materiales.
1.- “Dealing with degradation in Solid Oxide Electrochemical Cells: Novel Materials and Spectrosocopic Probes”. Adríán Robles Fernández, Tesis Doctoral, Universidad de Zaragoza.
Referencia: JAEINT25_EX_1071
Personal investigador: Silvia Hernández
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título del programa formativo: Desarrollo de estructuras de origami de ADN para terapia génica cardio-regenerativa
El objetivo de este trabajo es desarrollar materiales avanzados basados en nanotecnología de ADN para promover la regeneración cardíaca a través de la terapia génica. En concreto, se prepararán y caracterizarán nanotransportadores basados en ADN auto-ensamblado por la técnica de ADN origami capaces de albergar gran cantidad de microRNA (miR) con efecto cardio-regenerativo. Los origamis se funcionalizarán para lograr un direccionamiento cardio-selectivo. Se estudiará su bioestabilidad y se evaluará su capacidad de entrega selectiva y efecto terapéutico en cardiomiocitos de origen humano.
Las tareas a realizar en el proyecto abarcan:
– Desarrollo de nanoestructuras de origami de ADN
– Funcionalización de origami de ADN con ligandos cardioespecíficos
– Encapsulación de ácidos nucleicos terapéuticos
– Evaluación de la estabilidad biológica de los origamis de ADN
– Evaluación de la citocompatibilidad, internalización celular y del efecto terapéutico en cardiomiocitos de los origamos de ADN
Referencia: JAEINT25_EX_1084
Personal investigador: María Bernechea
Grupo: Películas y Partículas Nanosestructuradas (NFP)
Título del programa formativo: Desarrollo de materiales para baterías de ion-sodio
Uno de los retos más importantes de nuestra sociedad es desarrollar sistemas de almacenamiento de energía que permitan el despliegue de las energías renovables, la movilidad eléctrica y los dispositivos portátiles. En la actualidad, el sistema más empleado son las baterías de ion litio, sin embargo, el litio no es tan abundante y, además, se depende de países extranjeros para su suministro. Por ello, resulta de suma importancia desarrollar sistemas complementarios para no depender exclusivamente de las baterías de ion litio para el almacenamiento de energía.
En este contexto, las baterías de ion sodio resultan muy atractivas ya que son más baratas, más seguras y más fácilmente reciclables que las baterías de ion-Li. Sin embargo, para desarrollar todo su potencial, es necesario desarrollar materiales que optimicen su capacidad de almacenamiento y su vida útil.
Así, el OBJETIVO PRINCIPAL de este trabajo es desarrollar materiales optimizados para su uso como electrodos en baterías de ion-sodio.
Las TAREAS PRINCIPALES del proyecto serán:
1. Revisión bibliográfica para comprender y profundizar en el tema de estudio.
2. Síntesis y caracterización de materiales.
3. Fabricación de electrodos con los materiales
4. Evaluación de los electrodos en pilas de botón de ion-sodio.
Referencia: JAEINT25_EX_1135
Personal investigador: Raluca Fratila
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título del programa formativo: Modelos de membranas celulares para estudios de calentamiento localizado
El calentamiento a nanoescala permite interrogar la respuesta de la membrana celular a los estímulos de temperatura con un nivel de precisión sin precedentes debido al tamaño similar de los nanomateriales y las biomoléculas. Las nanopartículas magnéticas (MNPs) pueden producir calor de forma localizada bajo la aplicación de un campo magnético alterno (AMF); este proceso se conoce como hipertermia magnética (HM). Si las MNPs están inmovilizadas en la membrana celular, al ser expuestas a un AMF actuarán como «nanocalentadores» e inducirán un calentamiento preciso y localizado, sin desencadenar la muerte celular (hipertermia magnética subletal). Sin embargo, estudiar el efecto del calentamiento localizado en las propiedades de las membranas de células vivas no es una tarea trivial debido a la complejidad intrínseca de la membrana celular.
El principal objetivo del trabajo es la puesta a punto de modelos de membranas celulares para evaluar el efecto de la hipertermia magnética localizada. Se usarán varios tipos de modelos: vesículas derivadas de la membrana plasmática, liposomas y vesículas unilamelares. Los diferentes modelos de membrana celular se modificarán para incorporar MNPs y se expondrán a campos magnéticos alternos con diferentes parámetros (frecuencia, intensidad de campo y tiempo de aplicación del campo). El efecto del calor generado por las MNPs al aplicar el campo magnético sobre la fluidez de la membrana se investigará mediante métodos de espectroscopia y microscopia de fluorescencia. Con este estudio, esperamos obtener información relevante sobre la alteración de la organización de los lípidos de membrana y de la fluidez de las membranas celulares en respuesta al calentamiento localizado inducido por la hipertermia magnética. Esta información es clave para aplicaciones relacionadas con el control remoto de la membrana celular mediante hipertermia magnética localizada.
Metodologías en las que se formará la persona beneficiaria:
1) Funcionalización y caracterización de nanopartículas magnéticas
2) Preparación de modelos de membranas celulares
3) Técnicas de análisis de nanomateriales, microscopía de fluorescencia y cultivos celulares
4) Habilidades transversales relacionadas con la presentación de resultados en los seminarios de grupo, el trabajo en equipo o la divulgación científica.
Referencia: JAEINT25_EX_1194
Personal investigador: Rafael Martín Rapún
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título del programa formativo: Coacervados para aplicaciones en recubrimientos antimicrobianos
Los coacervados son glóbulos formados por la agrupación local de macromoléculas en el seno de una fase líquida, generalmente acuosa. El resultado es un sistema bifásico en el que ambas fases son líquidas. Los coacervados han podido tener un papel fundamental en el inicio de la vida y en el desarrollo de orgánulos celulares, entre otros fenómenos.
En los estos sistemas, la separación de fases se produce porque se establecen múltiples interacciones débiles entre las macromoléculas que los forman. Los coacervados están en equilibrio dinámico con su entorno y son sensibles a cambios en las condiciones. Se pueden utilizar como transportadores de fármacos, en formulaciones de adhesivos, catálisis o en el estudio de sistemas fuera del equilibrio, entre otros.
En nuestro grupo de investigación estamos interesados en explorar la aplicación de coacervados en adhesivos y recubrimientos de base acuosa con actividad antimicrobiana. El trabajo consistirá en la preparación de coacervados y el estudio de sus propiedades físico-químicas, su biocompatibilidad y su actividad biológica. Para la preparación se partirá de polímeros cargados negativamente (polianiones) y de polímeros cargados positivamente, obtenidos de fuentes comerciales o preparados. Estos últimos serán polipéptidos obtenidos por polimerización de N-carboxianhidridos de aminoácidos, un procedimiento que permite obtener polipéptidos que emulan importantes características de péptidos naturales como la carga, longitud o la estructura secundaria.
Durante el trabajo, el/la estudiante utilizará técnicas de síntesis y caracterización como RMN, FTIR, UV-Vis, espectrometría de masas. Además, se iniciará en cultivo celular y con bacterias no patógenas.
El objetivo es que al finalizar la/el estudiante sea autónomo en el laboratorio y que sea capaz de seleccionar las técnicas experimentales más adecuadas, así como de analizar e interpretar los resultados.
El proyecto se realizará en el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), recientemente reconocido como centro de excelencia Severo Ochoa. El/la estudiante se integrará en el grupo de investigación en Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (Bionanosurf), con proyectos en materiales antimicrobianos, biocatálisis, liberación de fármacos, nanopartículas magnéticas, magnetogenética o técnicas de diagnóstico rápido.
Referencia: JAEINT25_EX_1084
Personal investigador: Pilar Lobera
Grupo: Películas y Partículas Nanosestructuradas (NFP)
Título del programa formativo: Energy storage devices based-on sustainable nanomaterials
El almacenamiento eficiente de energía es un pilar fundamental de la transición energética. Por ello es preciso el desarrollo de nuevos sistemas de almacenamiento de energía (baterías y supercondensadores) más eficientes y baratos, promoviendo la incorporación de energías renovables como de modos de movilidad sostenible, abaratando costes y cubriendo la creciente demanda. Asimismo, encontrar nuevos materiales que permitan el desarrollo de dichos sistemas almacenamiento de energía innovadores se plantea actualmente como uno de los retos primordiales en la comunidad científica. Hoy, las baterías de ion-litio son la tecnología que domina el almacenamiento energético, dónde se utilizan principalmente grafito, cobalto y litio. Sin embargo, estos materiales son costosos, escasos y mayoritariamente importados en Europa.
Referencia: JAEINT25_EX_1351
Personal investigador: Beatriz Zornoza
Grupo: Membranas y Catálisis con Materiales Nanoestructurados (MECANOS)
Título del programa formativo: Preparación de membranas híbridas eficientes para separaciones moleculares en fase gas (captura de CO2) y líquida (pervaporación)
La tecnología de membranas presenta una serie de ventajas respecto a las técnicas convencionales de separación, tales como alta eficiencia, fácil intensificación o bajos costes operacionales. Destaca, en primer lugar, su aplicación a la separación de gases, y en concreto a la captura de CO2 (principal gas contribuyente al efecto invernadero y al calentamiento global), y en segundo lugar en pervaporación, para la separación de mezclas de compuestos azeotrópicos y de punto de ebullición próximo. La utilización de estos procesos de membrana conlleva grandes beneficios en términos de selectividad, así como bajos requerimientos energéticos.
En este programa formativo JAE Intro 2025 el/la estudiante estará inmerso/a en un proyecto multidisciplinar que combina la Ciencia de los Materiales y la Tecnología de Membranas para un aprovechamiento eficiente de la Energía y la conservación del Medio Ambiente. El objetivo principal es la preparación de membranas poliméricas e híbridas (compuestas por polímero y materiales nanoestructurados porosos tipo MOF, del inglés “metal-organic frameworks”) que presenten buenas propiedades mecánicas y térmicas y que sean suficientemente robustas en operaciones de interés industrial. Para ello se plantea la fabricación de películas de capa fina sobre soportes poliméricos altamente porosos. Se sintetizarán MOF nanométricos que permitan incorporarse en la capa delgada selectiva, utilizando tanto polímeros comerciales de alto rendimiento como biopolímeros, una alternativa más ecológica y biodegradable con mayores dosis de sostenibilidad ambiental. El/la estudiante adquirirá una visión amplia del uso de diversas técnicas de caracterización de los materiales tipo MOF sintetizados y de las membranas, tales como XRD, TGA-DSC, FTIR, adsorción de N2, o las microscopías SEM y TEM, entre otras y, por último, medirá las propiedades de separación de las membranas en sendos sistemas experimentales (permeación de gases y pervaporación) mediante el uso de equipos cromatográficos.
La actividad se desarrollará dentro del departamento de Materiales para la Energía y el Medio Ambiente (MEM) en el INMA, en respuesta a la línea de investigación prioritaria como Centro de Excelencia Severo Ochoa: “High-performance molecular separation devices for CO2 capture” y, en concreto, al cumplimiento del objetivo específico “Preparation of functionalised nanoporous stimuli-responsive hybrid membranes”.
Referencia: JAEINT25_EX_1355
Personal investigador: Teresa Sierra
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título del programa formativo: Materiales supramoleculares que forman fases cristal líquido para su utilización en captura de CO2
El desarrollo de membranas selectivas capaces de capturar CO2 de forma eficiente y facilitar su reutilización es un área de gran interés en la lucha contra el cambio climático y la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Las membranas poliméricas, si bien ofrecen buenas propiedades de permeabilidad y selectividad, pueden optimizarse aún más mediante la incorporación de compuestos sensibles a estímulos externos. En este sentido, los cristales líquidos destacan como materiales versátiles gracias a su organización molecular definida y su capacidad de responder a factores como la temperatura, la luz o los campos eléctricos. Además, el diseño de cristales líquidos basados en la química supramolecular no solo simplifica su elaboración, sino que también aporta mayor dinamismo estructural gracias a la presencia de interacciones no covalentes, como los enlaces de hidrógeno y las interacciones π-π.
Este trabajo se centra en la preparación de moléculas capaces de formar fases de cristal líquido mediante interacciones supramoleculares, como enlaces de hidrógeno y apilamiento π. Estas interacciones favorecen la organización columnar de las moléculas, generando poros funcionalizados con grupos capaces de interactuar con el CO2. Para diseñar estas moléculas, se seleccionarán unidades heterocíclicas de nitrógeno, dado su potencial para formar enlaces de hidrógeno tanto entre sí como con moléculas complementarias.
Metodologías en las que se formará el candidato:
• Síntesis química de moléculas orgánicas utilizando metodologías desarrolladas en el grupo de investigación
• Caracterización química utilizando técnicas habituales en química orgánica: resonancia magnética nuclear (RMN) de H1 y C13, espectroscopia infrarroja (FTIR), espectrometría de masas (EM).
• Caracterización de las propiedades cristal líquido: propiedades térmicas (calorimetría), texturas ópticas (microscopio óptico de luz polarizada), nanoestructura de la mesofase (difracción de rayos x)
• Incorporación de los cristales líquidos preparados a polímeros porosos para la preparación de membranas en colaboración con el grupo MECANOS del INMA. Caracterización de las mismas.
• Búsqueda de bibliografía relacionada con el tema.
Además de los objetivos científicos el estudiante tendrá la oportunidad de integrarse en la dinámica de trabajo de un grupo de investigación, y de afianzar sus habilidades en la realización de informes y presentaciones orales.
Referencia: JAEINT25_EX_1374
Personal investigador: Miguel Á. Laguna
Grupo: Procesado y Caracterización de Cerámicas Estructurales y Funcionales (ProCaCef)
Título del programa formativo: Development of high temperature electrolysers for green hydrogen production
In this project, the idea is to develop functional ceramic components for electrochemical applications and their devices, focusing on the study of ionic and mixed conductors for electrochemical devices. The main application will be high temperatures electrolysis for green hydrogen production (SOEC), but those materials could be also used for fuel cells (SOFC), Li ion conductors, H2 and O2 membranes, etc.). Final goal once those materials are developed is their integration to optimize different cells and electrochemical devices developed by the PROCACEF group at INMA. The improve performance and durability of SOFC and SOEC devices will be achieved by using two approaches: On the one hand, pursuing a detailed understanding of the processes at interlayer and grain boundaries using advanced microscopy techniques and developing new techniques of spectroscopic, in-situ characterization with spatial resolution that allow to study the electrochemical processes in operation. On the other hand, modifying microstructures and functionalization of interfaces of the devices combining ceramic processing and laser machining.
The following tasks will be conducted by the selected candidate:
The following tasks will be conducted by the selected candidate:
– Synthesis of novel ionic conductors (oxide or proton) or mixed conductors, more stable or with greater catalytic or photocatalytic activity. Develop new procedures for assembly in devices (cells).
– Integrate the developed materials into a cell operating in combined fuel cell and electrolysis mode for a period above 1000 hours at 800 ºC achieving current densities in the range of± 1 A cm-2.
– Development of novel oxygen electrodes with impregnated catalysers operating at intermediate temperatures (below 700 ºC)
For this purpose, the candidate will use the available infrastructure including equipment for ceramics processing (mills, conventional slip and tape casting, high temperature furnaces, ceramics pastes and solutions preparation, etc.); equipment for its composition, structural, microstructural and morphological characterization is available at the Institute of at the University (SEM, TEM, XRD, porosimetry, etc.); and equipment for characterization of fuel cells: I-V potentiostat with EIS capabilities, high temperature fuel cell stations, Probostat cell, with gas control equipment, etc.
Referencia: JAEINT25_EX_1386
Personal investigador: Joaquín Coronas
Grupo: Membranas y Catálisis con Materiales Nanoestructurados (MECANOS)
Título del programa formativo: Nanofiltración con membranas compuestas de capa fina basadas en estructuras de cristales líquidos ancladas al soporte por polimerización interfacial
Nanofiltración con membranas compuestas de capa fina basadas en estructuras de cristales líquidos ancladas al soporte por polimerización interfacial
La nanofiltración con membranas constituye una de las denominadas tecnologías emergentes destinadas a resolver problemas importantes de nuestra sociedad. Uno de estos es purificación de agua eliminando microcontaminantes como colorantes y fármacos presentes a bajas concentraciones. El objetivo de este plan de formación es que la persona que acceda al grupo con esta ayuda se inicie en los cristales líquidos (CL, usando alguno de ellos comercial) y en la tecnología de membranas y en su preparación y caracterización en el contexto de la nanofiltración. La hipótesis principal es usar CL que tengan grupos amino que puedan reaccionar en la interfase con un cloruro de acilo (como el cloruro de trimesoilo, TMC) al modo en que sucede en la formación de membranas de poliamida por polimerización interfacial sobre soportes de polisulfona o de PVDF. Este pequeño proyecto apoya una de las líneas de trabajo incluidas en el proyecto Severo Ochoa recientemente concedido al Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA).
El plan de formación comprende las siguientes tareas:
1. Búsqueda de un CL comercial que tenga en su estructura química grupos amino que puedan reaccionar interfacialmente con TMC en la superficie de un soporte polimérico poroso.
2. Estudio de las condiciones óptimas de contacto ente CL y TMC en el proceso de polimerización interfacial (p.ej., primero se impregna el soporte con el CL o el TMC y después se aporta el otro reactivo o vicerversa).
3. Aplicación de las membranas producidas a la nanofiltración de disoluciones acuosas con microcontaminantes (colorantes en el rango aproximado de pesos moleculares de 200-1000 Da). Determinación de las variables clave de permeación y rechazo.
4. Tras la tarea anterior, estudio de ciertas variables (es decir, un estímulo externo como temperatura, pH, etc.) que puedan afectar a la ordenación de los cristales líquidos en la estructura de la membrana y por tanto, y de forma reversible, al su funcionamiento (permeación de agua y rechazo).
5. Caracterización de los materiales producidos (DRX, SEM, TEM, FTIR, medidas de ángulo de contacto y de potencial Z de superficie, TGA, DSC, etc.).
Referencia: JAEINT25_EX_1396
Personal investigador: Javier Blasco
Grupo: Radiación Sincrotrón y Materiales: Investigación básica y Aplicaciones (RASMIA)
Título del programa formativo: Nuevos materiales cerámicos con propiedades magnetoeléctricas: síntesis y caracterización.
La microelectrónica moderna se basa principalmente en materiales semiconductores, que son fundamentales en la tecnología de transistores CMOS. siendo la tecnología CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) el pilar fundamental de los transistores y circuitos integrados. Sin embargo, a pesar de los avances impresionantes que han permitido la miniaturización extrema de estos dispositivos, nos enfrentamos a un límite físico y tecnológico: las corrientes de fuga incrementan las pérdidas energéticas, y la continua reducción del tamaño de los transistores parece haber alcanzado su mínimo viable. De hecho, las proyecciones indican que el consumo energético asociado a la microelectrónica podría representar hasta el 20% de la energía mundial en 2030.
Estos datos plantean la urgente necesidad de buscar alternativas a la tecnología CMOS, y una de las alternativas más prometedoras se centra en los materiales magnetoeléctricos, que destacan por su capacidad de acoplar las propiedades magnéticas y eléctricas, permitiendo el control mutuo de la polarización eléctrica mediante campos magnéticos y viceversa. Esta característica abre la puerta a una nueva generación de dispositivos de almacenamiento y procesamiento de información más rápidos, compactos y energéticamente eficientes.
El objetivo principal de este trabajo es mejorar las propiedades eléctricas de estos materiales funcionales y promocionar ordenamientos magnéticos controlando su composición y estructura. Para ello, se llevará a cabo la síntesis, mediante el método cerámico, de óxidos. Concretamente, se explorarán distintas composiciones químicas basadas en el material Ba₄La₂B₂₊ₓB’₂ₓNb₈₋₃ₓO₃₀ (B= Fe, Co, Cr, Mn; B’= W, Re), así como su evolución estructural con el dopaje, con el fin de describir diagramas de fases y posteriormente optimizar sus propiedades eléctricas y magnéticas cerca de temperatura ambiente. La síntesis se realizará por reacción en estado sólido, y los materiales obtenidos se analizarán mediante difracción de rayos X para estudiar su estructura cristalina. Se realizarán medidas eléctricas con un analizador de impedancias y un polarímetro en función de la temperatura, y magnéticas mediante magnetómetros squid, en aquellos compuestos que resulten monofásicos.
Este proyecto ofrece una oportunidad para trabajar en un área innovadora de la ciencia de materiales, con aplicaciones directas en la transición hacia tecnologías de refrigeración más eficientes y ecológicas, lo cual supone un punto de partida multidisciplinar y atractivo para el inicio de la carrera investigadora.
Referencia: JAEINT25_EX_1508
Personal investigador: José M. Luque
Grupo: Membranas y Catálisis con Materiales Nanoestructurados (MECANOS)
Título del programa formativo: Membranas basadas en polimeros de microporosidad intrinseca para separaciones de gases
La tecnología de membranas se perfila como una solución prometedora para la captura de CO2 y la mitigación del calentamiento global, gracias a su eficiencia, compacidad y escalabilidad. A nivel industrial, las membranas más utilizadas están basadas en polímeros como la celulosa o la poliimida. Sin embargo, presentan una limitación clave en la relación permeabilidad-selectividad, lo que impide que muchas cumplan los requisitos industriales. Para mejorar su rendimiento, se han explorado diversas estrategias, como el desarrollo de nuevos polímeros. Este proyecto aborda el reto de sintetizar membranas basadas en un nuevo tipo de polímeros, los PIMs (polímeros de microporosidad intrínseca), con el objetivo de superar el rendimiento de los materiales convencionales en la purificación de gas natural (CO2/CH4) y en la captura de CO2 en gases de combustión (CO2/N2) o syngas (H2/CO2). Los PIMs destacan por su alta permeabilidad y sus propiedades de tamiz molecular. Sin embargo, su estabilidad sigue siendo un desafío, lo que limita su implementación debido a dos fenómenos clave, la plasticización y el envejecimiento físico. Una estrategia prometedora para mitigar estos problemas es el desarrollo de membranas de matriz mixta con aditivos que estabilicen la matriz polimérica, inhibiendo la reestructuración de sus cadenas poliméricas.
La metodología del proyecto se basa en dos paquetes de trabajos que en su mayor parte se desarrollaran simultáneamente: 1) Síntesis de PIMs y aditivos (MOFs, nanopartículas etc.), 2) Fabricación, caracterización y evaluación de las membranas de matriz mixtas basadas en PIMs para separación de gases (CO2/CH4, CO2/N2 o H2/CO2).
El impacto del proyecto se resume en lo siguiente: (1) Mejorar la eficiencia en la separación de gases y su adaptación a condiciones variables, facilitando la industrialización de membranas avanzadas. (2) A nivel social, contribuye a la reducción de emisiones de CO2 y la huella ambiental, alineándose con el EU Green Deal y los ODS (7, 9, 11 y 13). (3) Económicamente, las membranas son hasta 10 veces más eficientes que los métodos convencionales, con el potencial de reducir 100 millones de toneladas de CO₂ y generar 4.000 millones de dólares en ahorros anuales.
Referencia: JAEINT25_EX_1593
Personal investigador: Víctor Sebastián
Grupo: Películas y Partículas Nanosestructuradas (NFP)
Título del programa formativo: Diseño y aplicación de sistemas microfluidicos para la producción de emulsiones para usos en Biomedicina
Diseño y aplicación de sistemas microfluidicos para la producción de emulsiones para usos en Biomedicina
Objetivo: Desarrollo de nanovectores de aplicación biomédica mediante tecnologías de flujo continuo para facilitar la escalabilidad y la traslación a usos clínicos.
La investigación que se persigue en esta propuesta supone trabajar en un grupo multidisciplinar en el que el investigador tendrá acceso a diferentes ámbitos de trabajo vinculados con el campo de la Nanotecnología y la Biomedicina.
Actividades:
– Revisión bibliográfica sobre la temática de la propuesta: Búsqueda de publicaciones en Scopus, y otros motores de busqueda.
– Ordenación y manejo de la bibliografía en la preparación de manuscritos científicos;
– Desarrollo de metodologías de producción de nanovectores en flujo continuo
– Conocimiento de técnicas de encapsulación para funcionalizar los nanovectores con propiedades bactericidas
– Estudio e interpretación de los resultados obtenidos
– Participación en la redacción de un manuscrito científico
– Posibilidad de solicitud de un contrato predoctoral para continuar su labor investigadora
El investigador involucrado en esta propuesta será capaz de desarrollar las siguientes competencias:
Competencias transversales:
– CT1:Capacidad para analizar resultados y diagnosticar problemas analíticos
– CT2:Capacidad de trabajar en equipo
– CT3:Capacidad de resolver problemas
– CT4:Capacidad de toma de decisiones
– CT5:Capacidad de adaptarse a distintos entornos culturales (laboratorio biomédico y nannomateriales)
– CT6: Capacidad para aprender de forma continuada y desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo
Competencias específicas:
– CE1:Capacidad para comprender y aplicar los principios de conocimientos básicos de la química general, química orgánica e inorgánica, ingeniería de materiales, nanotecnología y biomedicina.
– CE2:Conocimientos de los fundamentos de ciencia, tecnología y química de materiales. Comprender la relación entre la microestructura y las propiedades macroscópicas
– CE3:Conocimiento de nanobiomedicina adaptada a la ingeniería de tejidos
– CE4:Capacidad de entender problemas biomédicos actuales
Becas JAE Intro 2024
Referencia: JAEINT24_EX_0029
Personal investigador: Joaquín Coronas, coronas@unizar.es
Grupo: Membranas y catálisis con materiales nanoestructurados (MECANOS)
Título del programa formativo: Preparación de membranas de poliamida a partir de su granza
Las operaciones de separación basadas en membranas están llamadas a sustituir algunos de los procesos industriales que consumen grandes cantidades de energía (destilación, absorción). A la vez, tales operaciones servirán para desarrollar nuevos procesos (captura de CO2, endulzamiento de metano, eliminación de microcontaminantes del agua, desalación de agua por métodos de membrana alternativos a la ósmosis inversa, etc.) todavía no comerciales, pero que se adelantan como parte de la solución que se debe aplicar para llegar a una economía más sostenible y respetuosa con el medio ambiente.
Las membranas de poliamida (PA) para separaciones moleculares (separación de gases, nanofiltración, ósmosis inversa) se obtienen por polimerización interfacial a partir de sus monómeros constituyentes. Dada la hidrofilia y estabilidad térmica de la PA, sería interesante poderla procesar por las técnicas de vertido (“casting”), inversión de fase (“phase inversion”) y recubrimiento (“sping cotaing”) aplicadas para preparar membranas (incluso de capa fina, soportadas) a partir de los polímeros sólidos (granza).
Dicho lo anterior, se plantean las siguientes tareas:
1. Aplicar metodologías verdes para disolver la PA. Existe algunos trabajos en los que la PA se disuelve el formaldehído, pero lo interesante sería aplicar disolventes verdes, como mezclas de agua y etanol, algo que se ha visto en ámbitos diferentes al de las membranas, como el procesado de residuos textiles. Esto además abriría la posibilidad futura de preparar membranas a partir de materiales desechados.
2. Obtenidas las disoluciones de PA, fabricar con estos soportes para membranas (es decir, membranas porosas) por inversión de fase y membranas densas mediante la técnica de vertido. Dependiendo de los resultados (relacionados con las tareas 3 y 4), recubrimientos de la propia PA sobre los soportes de PA o de otros polímeros (polisulfona, poliimida, etc.) disponibles en el grupo.
3. Caracterización de los materiales (TGA, DSC, FTIR, SEM, etc.).
4. Aplicación preliminar de las membranas a la separación en fase has de mezclas CO2/N2 y CO2/CH4 y a la pervaporación de mezclas etanol/agua.
Referencia: JAEINT24_EX_0206
Personal investigador: Milagros Piñol, mpinol@unizar.es
Grupo: Cristales líquidos y polímeros (CLIP)
Título programa formativo: Copolímeros bloque anfífilos degradables y termosensibles para aplicaciones biomédicas
El desarrollo de sistemas ‘inteligentes` activados de forma remota para la administración controlada y precisa de agentes terapéuticos está motivada por las limitaciones de las formulaciones convencionales. En este contexto, los polímeros anfífilos que en medio acuoso se auto-organizan formando partículas de dimensiones nanométricas capaces de acomodar moléculas discretas en su interior se están explorando como transportadores de fármacos. Si además se utilizan polímeros cuyas propiedades físico-químicas cambian en respuesta a un estímulo específico, se pueden diseñar nanotransportadores que liberen su carga en respuesta a una señal una vez han alcanzado el lugar de actuación. En la actualidad, en el grupo CLiP (Liquid Crystals and Polymers) hay abierta una línea de trabajo centrada en la producción de nanotransportadores con foto-termorrespuesta basado en polímeros degradables y su aplicación para la dosificación de antiinflamatorios. Estos sistemas demandan el diseño y la preparación de polímeros con un excelente control de su estructura química y una respuesta programada a estímulos externos utilizando técnicas de polimerización controlada y reacciones de la denominada química ‘click’ como herramientas sintéticas.
El estudiante que opte a esta línea de investigación explorará la preparación de copolímeros bloque anfífilos utilizando polietilenglicol, o un polímero equivalente, para polimerizar un policarbonato alifático que permita introducir unidades con respuesta a la temperatura mediante estrategias de post-polimerización. Cubrirá las siguientes tareas:
(i) preparación de monómeros
(ii) preparación y caracterización estructural de los polímeros mediante reacciones por apertura de anillo organocatalizadas y post-funcionalización de los mismos con tioles
(iii) estudio de los procesos de auto-ensamblado en agua y caracterización de las nanopartículas formadas en dicho proceso
(iv) estudio de la respuesta a la temperatura de los auto-ensamblados formados
(v) estudio de carga y liberación frente a la temperatura de moléculas modelo
Referencia: JAEINT24_EX_0308
Personal investigador: Javier Campo, javier.campo@csic.es
Grupo: Multifunctional Molecular Magnetic Materials (M4)
Título programa formativo: Zaragoza
Experimental study of theoretically predicted magnetic properties in chiral magnets
The chiral magnetic systems have physical phenomena related to the rupture of spatial symmetry. In particular, these systems have solitonic configurations of nanometric dimensions stabilized by chirality with very promising applications. In the cubic chiral magnets these configurations are skyrmions, while in the monoaxial they are chiral solitons.
Recently, our group predicted through a theoretical analysis the existence of new magnetic phases in cubic chiral magnets at low temperatures. Subsequent experimental studies found evidence of those new phases in Cu2OSeO3 . AC susceptibility carried out by our group, indicates that a new phase (B-Phase) also exists in the MnSi chiral magnet . However, these experiments are insufficient to determine the nature of the new phase. This project aims to determine the nature of the low temperature phase of the MnSi through SANS and TF-µSR (muon Spin Rotation), which allows to determine the local field distribution, and therefore the magnetic structure. The project supposes the opening of a new paradigm in chiral magnetism with unsuspected consequences for applications. In this project also Small Angle Xray Scattering (SAXS) in resonant conditions with a vectorial magnetic field will be measured at BESSY synchrotron in the new B-phase in order to determine the effect of the magnetic anisotropy in the B-Phase.
Referencia: JAEINT24_EX_0456
Personal investigador: Carlos Sánchez, carloss@unizar.es
Grupo: Advanced Manufacturing Laboratory (AML)
Título programa formativo: Impresión 4D de microestructuras para biomedicina y robótica blanda
La impresión tridimensional (3D) crea objetos complejos a partir de archivos gráficos mediante adición digital de material capa a capa, si bien estos objetos, son generalmente inanimados. La impresión cuatro-dimensional (4D) introduce el tiempo como cuarta dimensión generando objetos que cambian su forma en el tiempo, en respuesta a un estímulo, por ejemplo, la temperatura. Para ello, la impresión 4D combina fabricación aditiva y materiales inteligentes tales como polímeros con memoria de forma o hidrogeles. El posicionamiento digital de estos materiales persigue generar objetos 3D con morfologías definidas, incorporando a estos la capacidad de cambiar su forma predecible y controladamente ante el estímulo externo.
Recientemente, el Laboratorio de Manufacturación Avanzada (AML; https://aml.csic.es) del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), ha desarrollado de manera pionera, a nivel mundial, la impresión 4D y la electroescritura de elastómeros de cristal líquido, dos técnicas que introducen carácter inteligente en las estructuras impresas en 3D, programando digitalmente la respuesta del material a estímulos externos mediante fabricación aditiva (https://doi.org/10.1002/marc.201700710 ; https://doi.org/10.1002/adma.202209244). Relacionado con estos logros, actualmente el laboratorio trabaja en el desarrollo de materiales que responden reversiblemente a diferentes estímulos como son la luz, o los campos magnéticos. Con estos materiales se están desarrollando estructuras inteligentes capaces de realizar funciones mecánicas de interés en aplicaciones biomédicas, de microfluidica y de robótica blanda.
En este proyecto, la persona seleccionada, se familiarizará con estas y otras técnicas de manufacturación avanzada. En particular, adquirirá formación en la técnica de la impresión por extrusión directa y la electroescritura, abarcando la generación de ficheros CAD, la preparación de formulaciones cristal líquido fotopolimerizables adecuados para fabricación con esta técnica, la impresión 4D de actuadores mecánicos blandos, su caracterización morfológica y estructural, así como el estudio de la respuesta mecánica de los sistemas impresos en respuesta al estímulo correspondiente. La persona seleccionada, que deberá tener un alto grado de motivación para adquirir nuevos conocimientos, podrá disfrutar de un entorno formativo altamente multidisciplinario e internacional.
Referencia: JAEINT24_EX_0686
Personal investigador: Teresa Sierra, tsierra@unizar.es
Grupo: Cristales líquidos y polímeros (CLIP)
Título programa formativo: Nanopartículas basadas en dendrímeros para diagnóstico de cáncer mediante espectroscopia de fluorescencia
El trabajo se enmarca en un proyecto sobre la detección de biomarcadores tumorales en sangre utilizando dendrímeros como sondas y espectroscopia de fluorescencia como técnica de detección no invasiva, respondiendo a los criterios de la biopsia líquida. Los dendrímeros son macromoléculas muy ramificadas con una estructura interna definida y un elevado número de grupos funcionales en la periferia. En trabajos realizados en nuestro grupo, hemos demostrado que nanopartículas formadas por dendrímeros catiónicos interaccionan con proteínas del suero y esto permite detectar la presencia de la enfermedad. El trabajo propuesto se centra en modificar las características químicas de los dendrímeros para obtener nanopartículas con distinta funcionalización superficial, la cual determinará su interacción con las proteínas del suero sanguíneo y su aplicación como sonda de diagnóstico de cáncer.
Metodologías: Síntesis Orgánica para la preparación de dendrímeros. Caracterización química utilizando técnicas habituales en química orgánica: resonancia magnética nuclear, espectroscopia infrarroja, espectrometría de masas. Preparación y caracterización de las nanopartículas formadas por los dendrímeros: microscopia electrónica, dispersión de luz dinámica. Estudio de la interacción de las nanopartículas con las proteínas del suero mediante técnicas de análisis térmico. Optimización del protocolo de preparación de muestras para la detección utilizando sueros de pacientes. Estudio de las muestras mediante espectroscopia de fluorescencia. Análisis de resultados.
Referencia: JAEINT24_EX_0705
Personal investigador: María Bernechea, mbernechea@unizar.es
Grupo: Películas y Partículas Nanoestructuradas (NFP)
Título programa formativo: Nanomaterials for clean energy applications
Este proyecto está pensado para estudiantes interesados en la síntesis química, ya que en él se abordará la síntesis de semiconductores coloidales nanocristalinos para su uso en diferentes dispositivos relacionados con las energías limpias. Este tipo de materiales pueden constituir la capa activa de una celda solar fotovoltaica, pueden emplearse como fotocatalizadores para la producción de hidrógeno o eliminación de contaminantes y pueden formar parte de electrodos en sistemas de almacenamiento de energía (baterías de ion-sodio o supercondensadores.
Los semiconductores coloidales nanocristalinos presentan características singulares y prometedores. Por un lado, al obtenerse como disoluciones, permiten fabricar dispositivos de manera muy sencilla y barata. Además, sus propiedades se pueden modificar desde la síntesis química cambiando el tamaño o forma de los nanocristales. No solo eso, recientemente se ha descrito que la posición del nivel de fermi, que determina el comportamiento del semiconductor como tipo-n o tipo-p, la posición de las bandas de energía (banda de valencia y conducción), o incluso la conductividad electrónica se pueden modificar cambiando los ligandos presentes en la superficie. Este último aspecto es único de este tipo de materiales y ofrece oportunidades únicas para modular sus propiedades según la aplicación final.
Las tareas principales del estudiante durante el periodo de disfrute de la Beca JAE ICUS 2024 serán:
• Síntesis de semiconductores coloidales nanocristalinos
• Caracterización fisicoquímica de los nanocristales
• Preparación de capas activas empleando los nanocristales
• Caracterización de dispositivos (celdas solares, y/o baterías).
Referencia: JAEINT24_EX_0765
Personal investigador: David Zueco, dzueco@unizar.es
Grupo: Quantum Materials and Devices (QMD)
Título programa formativo: Inteligencia Artificial para Sistemas Cuánticos de Muchos Cuerpos.
«Esta beca JAE se centra en el uso innovador de técnicas avanzadas de inteligencia artificial (IA) para resolver modelos cuánticos. A través de la aplicación de ansätze basados en redes neuronales, este proyecto busca codificar el estado fundamental de sistemas de muchos cuerpos, superando las limitaciones inherentes a los métodos numéricos tradicionales.
La investigación se orienta hacia la exploración de modelos de baja dimensionalidad, especialmente aquellos que se aplican a átomos de Rydberg. Estos sistemas son de particular interés debido a su potencial en campos emergentes como la simulación y la computación cuántica. La diversidad de arquitecturas de IA a emplear, incluidas las Máquinas de Boltzmann Restringidas (RBM), las redes neuronales feed-forward y los transformers, se selecciona estratégicamente para abordar y superar los desafíos específicos presentes en la simulación de estos modelos cuánticos.
El plan de formación propuesto para el estudiante se fundamenta en un enfoque gradual hacia el dominio de estas técnicas. Inicialmente, se aprenderá el uso de Netket, una librería de Python diseñada específicamente para la solución de sistemas cuánticos mediante redes neuronales. Este enfoque introductorio no solo permitirá al estudiante familiarizarse con las herramientas esenciales y la teoría subyacente, sino que también facilitará una comprensión profunda de la aplicación práctica de la IA en la física de los sistemas complejos. Para practicar, se calcularan modelos de largo alcance ya explorados por el grupo de investigación, el proyecto avanzará hacia la simulación de modelos de átomos de Rydberg.
Este proyecto representa una oportunidad única para integrar y maximizar las sinergias entre distintas disciplinas, como la inteligencia artificial y la física de sistemas cuánticos fuertemente correlacionados.
«
Referencia: JAEINT24_EX_0824
Personal investigador: Ángel Millán, amillan@unizar.es
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título programa formativo: Nanotermometría intracelular y hipertermia magnética
Línea: Nanotermometría e hipertermia magnética
Esta línea de investigación se viene desarrollando desde hace más de 20 años en colaboración con diversos centros nacionales y europeos (EPFL, Lausanne, Suiza; Universidad de Aveiro, Portugal; INSA, Toulouse, Francia; Universidad de Pavía,Italia; CIC BiomaGUNE, San Sebastián; Hospital Clínico Lozano Blesa; Universidad de Zaragoza …). Se especializa en diagnóstico por imagen MRI y SPECT y en terapía del cáncer mediante hipertermia. Paralelamente, y en colaboración con la Universidad de Aveiro, el grupo desarrolla una tecnología de Nanotermometría luminiscente que ha tenido un fuerte impacto en esta área científica (a destacar publicaciones en revistas como Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Advanced Optical Materials, ACS Nano, Nano Letters, Nanoscale), tres capítulos de libro, una patente en Europa y EE.UU.), proyectos europeos FET-OPEN (2) y MSCA (1) y otros proyectos bilaterales, nacionales y autonómicos.
Las actividades de formación del estudiante se enmarcan en el proyecto nacional en curso: » Nanotermómetro intracelular para el estudio térmico de la fisiología celular y terapia del cáncer por hipertemia magnética local «, PID2021-124354NB-100. Este proyecto se dirige a la terapia del cáncer mediante la actuación de herramientas nanotecnológicas a nivel intracelular.
Precedentes. Se han fabricado ya un equipo capaz de realizar imágenes de temperatura intracelular y medidas de gradiente local de temperatura en células cancerígenas y se han realizado pruebas de concepto de dicho equipo. También se ha realizado un programa preliminar de Matlab para el control de dicho equipo, análisis de datos y elaboración de resultados.
Tareas. El estudiante realizará las siguientes tareas:
1) Adiestramiento en el manejo del software para la obtención de imágenes de temperatura intracelular.
2) Realizar imágenes de temperatura en phantoms de geles que contienen sondas termométricas y fabricación de dichos geles.
3) Preparar cultivos de células cancerígenas con sondas termométricas incorporadas y realizar medidas de temperatura intracelular en dichas células.
Interés de la investigación para el investigador contratado: El investigador contratado se beneficiaría de la integración en un grupo internacional multidisciplinar que incluye expertos en síntesis química, biología molecular, magnetismo, ingeniería y óptica.
Referencia: JAEINT24_EX_0956
Personal investigador: Anabel Gracia Lostao, aglostao@unizar.es
Grupo: Quantum Materials and Devices (QMD)
Título programa formativo: Análisis e integración en sensores de proteínas redox con microscopia de fuerzas atómicas
En los últimos años se ha visto la gran importancia que las propiedades cuánticas y mecánicas tienen en los procesos biológicos. Para comprender estos fenómenos es preciso su estudio mediante técnicas espectroscópicas o microscópicas, lo que no sólo permite conocer facetas poco conocidas de los sistemas vivos, sino que también se utilizan para el desarrollo de tecnologías cuánticas. En esta línea se estudian proteínas de intercambio electrónico o redox mediante microscopía de fuerzas atómicas (AFM), y se desarrollan plataformas de detección en chip de proteínas basadas en resonancia paramagnética de electrones (EPR). Los 2 objetivos planteados son realizables en paralelo con AFM y proteínas redox:
-Análisis del mecanismo catalítico de importantes flavoenzimas determinando patrón de asociación, dinámica conformacional y fuerzas intermoleculares mediante la unión a ligandos y la catálisis. Las medidas se harán con AFM en medio fisiológico con resolución nanométrica, a nivel de molécula única. Se podrá estudiar uno de estos sistemas: i) el de Riboflavina quinasa y Piridoxina-5′-fosfato oxidasa, responsables de la homeostasis y canalización de cofactores de flavina FMN y FAD, centrándonos en el sistema humano y de B. ovis, bacteria que provoca graves patologías en ovejas, por lo que su estudio no sólo permitiría conocer su mecanismo de acción sino plantear su inhibición como diana terapéutica; el factor de inducción de apoptosis humano, para analizar el rol de su dominio de flavoenzima dependiendo de su estado redox, en el ensamblaje de complejos respiratorios mitocondriales, su actividad nucleasa fragmentando el ADN genómico, y apoptosis, lo que abriría el desarrollo de nuevas vías terapéuticas. Se colaborará con el grupo de flavoenzimas dirigido por M. Medina (Uni. Zaragoza).
-Desarrollo de una plataforma para detección ultrasensible de proteínas redox mediante EPR-en chip. Se utilizará AFM en el modo de deposición o nanolitografía de dip-pen para la integración de cantidades controladas de mioglobina en las áreas de mayor sensibilidad de resonadores superconductores LER diseñados por A. Gómez (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA), con gran resolución en la detección de eventos cuánticos. Tras las medidas de EPR a bajas temperaturas en colaboración de F. Luis (INMA), se desea relacionar las señales con el nº de moléculas situadas en la zona de influencia sensora. La estimación de moléculas se hará a partir de imágenes de AFM, SEM y otras técnicas.
Referencia: JAEINT24_EX_1077
Personal investigador: Sergio Gutiérrez, sergut@unizar.es
Grupo: Quantum Materials and Devices (QMD)
Título programa formativo: Computational Photonics with Physics Informed Neural Networks
Artificial Intelligence (AI) encompasses a vast spectrum of computational fields where algorithms are built with the aim to mimic human intelligence, such as image recognition, autonomous driving, and natural language processing. Physics is utilizing these developments in AI and introducing new techniques that could greatly benefit the field, leading to new achievements.
A lesser-known application of AI is its use in solving Partial Differential Equations (PDE). Currently, three techniques are particularly noteworthy in this regard:
• Physics-Informed Neural Networks (PINN). This type of neural networks allows solving all types of differential equations, whether ordinary or partial, with one or several variables, single equations or systems of equations. These PINNs have been used, for example, to solve the Schrödinger equation, in fluid physics to solve the Navier-Stokes equations or in photonics.
• Fourier Neural Operator Networks (FNO). FNOs combine the expressiveness of neural networks with the mathematical structure of Fourier series, allowing them to learn the solutions of PDEs in an efficient and accurate way. The basic idea behind FNOs is to represent the solutions of PDEs as a combination of Fourier modes, which are then learned by a neural network.
• Deep Operator Networks (DeepONet). This AI method can be adapted to solve PDEs, however their capabilities are more profound. In general, DeepONets can surrogate any kind of Mathematical Operator. The technique relies on the Universal Operator Approximation Theorem, which states that a NN with a simple hidden layer can accurately approximate any nonlinear continuous operator.
Over the past years at the Institute of Nanoscience and Materials of Aragon (INMA), has dedicated extensive efforts to investigating these topics. We have achieved promising results, which motivates us to further explore the study of differential equations crucial to understanding physical phenomena, and in particular, those arising in Nanophotonics when solving Maxwell’s equations.
Referencia: JAEINT24_EX_1124
Personal investigador: Raluca Fratila, rfratila@unizar.es
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título programa formativo: Desarrollo de herramientas para hipertermia magnética localizada en membranas celulares colorantes orgánicos
En este Plan de formación se abordará el uso de la química bioortogonal (reacción azida-alquino libre de cobre o SPAAC) como herramienta para la unión covalente de nanopartículas magnéticas (MNPs) a membranas de células vivas. Bajo la aplicación de un campo magnético alterno (AMF, en inglés), estas MNPs pueden actuar como “puntos calientes” y producir un aumento de temperatura localizado a nivel de membrana celular (hipertermia magnética). A su vez, el aumento de temperatura puede dar lugar a cambios en la fluidez y permeabilidad de la membrana celular, que pueden ser aprovechados para la internalización de moléculas de interés.
El plan formativo se enmarca en el proyecto CALYPSO (Hipertermia magnética localizada para administración intracelular directa evitando el atrapamiento endosomal) del que la responsable del plan de formación es Investigadora Principal.
Metodologías en las que se formará el o la estudiante:
1) Síntesis, caracterización y funcionalización de MNPs para química bioortogonal: TEM, SEM, DLS, potencial z, FT-IR, análisis termogravimétrico, medidas magnéticas, etc.
2) Glicoingeniería metabólica para la expresión de grupos azida en la membrana: cultivo celular, viabilidad celular, microscopia de fluorescencia, western blot, citometría de flujo.
3) Estudios de inmovilización covalente de MNPs a membranas celulares: microscopia de fluorescencia, western blot, citometría de flujo.
4) Habilidades transversales relacionadas con la presentación de resultados en los seminarios de grupo, el trabajo en equipo o la divulgación científica.
Cabe destacar también que el trabajo se enmarca en un campo de gran relevancia actual (la química bioortogonal ha sido galardonada con el Premio Nobel de Química 2022).
Referencia: JAEINT24_EX_1158
Personal investigador: María Sancho, msancho@unizar.es
Grupo: Películas y Partículas Nanoestructuradas (NFP)
Título programa formativo: Study of extracellular vesicles as delivery carriers of nanoparticles against cancer
The trainee will join the Nanostructured Films and Particles (NFP) group, at the INMA. He/She will be involved in the research line developing nanomaterials-based cancer therapies, and more specifically in the development of novel methods for the selective delivery of nanomedicines to growing tumors. This is a very active line in the group, with several promising approaches being investigated. Immersion in a multidisciplinary group such as the NFP and in the vibrant atmosphere of the INMA will provide the trainee with many interaction opportunities with scientists working in other areas, in addition to her own research program.
Cancer still represents one of the greatest challenges in the biomedical field. Last findings of nanotechnology provide useful and suitable tools, becoming alternative strategies for cancer treatment. However, these promising advances have so far failed to materialize in the clinic. The proyect carried out by the trainee will be focuss on developing new procedures to create bioartificial nanotechnological tools based on extracellular vesicles (EVs), and able to being selectively and specifically accumulated in cancer cells after being loaded with therapeutic nanoparticles (NPs).
Specifically, the trainee will work on the influence of the protein corona on the fate and internalization selectivity of nanoparticles combined with EVs. This is a subject of great interest, as there are strong signs indicating that the protein corona is key to avoid or retard immune system recognition and also as an effective way to tune delivery selectivity.
To achieve this aim of the proyect, the trainee will purify EVs by ultracentrifugation techniques isolated from cell culture supernatants. The isolated EVs will be characterized in terms of Western Blot, Flow cytometry, DLS, electronic microsocpy and NTA. Those EVs will be then engineered by loading them with the therapeutic NPs. The therapeutic NPs will be composed of different metals such as Au, Pd ir Pt. Finally, the stability and aggregation of the NPs-EVs bio-artificial hybrids will be determined in several biological media and environments, including PBS, serum or cell culture media. In this way, the formation of the protein corona, the hydrodynamic size, the surface charge and the new biological identity of the EVs will be determined. Then changes of the delivery selectivity of the nanoparticles will be studied in in vitro, in co-cultures of tumoral and healthy cells.
Referencia: JAEINT24_EX_1186
Personal investigador: Fernando Luis, fluis@unizar.es
Grupo: Quantum Materials and Devices (QMD)
Título programa formativo: Computación cuántica con qudits moleculares y circuitos superconductores
El proyecto formativo se encuadra en el marco de la investigación que el grupo receptor (Q-MAD) y el INMA están llevando a cabo desde hace años con el objetivo de desarrollar un nuevo concepto de procesador cuántico basado en moléculas magnéticas acopladas a circuitos superconductores. El objetivo es explorar la posibilidad utilizar una molécula con tres iones de tierra rara, [DyCeDy], como un procesador cuántico de tres qubits. Para ello, se utilizará un circuito superconductor en chip formado por líneas de transmisión y resonadores para generar transiciones entre estados de espín de la molécula, que constituyen operaciones cuánticas sobre los tres qubits, y para leer el resultado. El trabajo combina conceptos de magnetismo, electrónica, física de la materia condensada y física de bajas temperaturas con aspectos relacionados con algoritmos y simulación de sistemas cuánticos, y constituiría la base para la realización de un trabajo de fin de máster en el marco del Máster de Tecnologías Cuánticas impulsado desde el CSIC (https://qtep.csic.es/master-quantum-tech). Las tareas a llevar a cabo por el estudiante son:
1. Caracterizar el acoplo de un cristal de [DyCeDy] diluido en su análogo diamagnético [LuLaLu] a un resonador superconductor en chip
1.1. Integrar cristales moleculares sobre el inductor de resonadores LC en chip
1.2. Montar el dispositivo en un refrigerador de dilución
1.3. Estudiar la transmisión de micro-ondas a través del circuito en función de la frecuencia y del campo magnético, a temperaturas cercanas al cero absoluto
1.4. Determinación experimental de las transiciones resonantes permitidas entre los 8 estados de espín y del acoplo espín fotón para cada una de ellas
2. Experimentos con pulsos de micro-ondas
3.1. Diseño de secuencias de pulsos de control, que implementen la generación de un estado máximamente entrelazado (de 000 a 000+111) y una puerta universal Toffoli (de 000 a 001) y de secuencias que permitan determinar el estado resultante a partir del cambio en la frecuencia del resonador
3.2. Implementación experimental de estos protocolos en un chip dotado de una línea de control adicional, que pueda inducir transiciones resonantes a diferentes frecuencias
4. Análisis y presentación de los resultados
4.1. Derivación de un modelo teórico para la dinámica de espines acoplados a fotones en resonadores superconductores
4.2. Análisis de los resultados
4.3. Redacción de una memoria y defensa pública del TFM
Referencia: JAEINT24_EX_1265
Personal investigador: Raquel Giménez, rgimenez@unizar.es
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título programa formativo: Autoensamblados derivados de nucleobases emisores de luz
El control de la agregación molecular mediante el diseño molecular permite obtener arquitecturas supramoleculares funcionales con propiedades optimizadas y con respuesta a estímulos. En concreto nuestro interés se centra en materiales luminiscentes en los que la luminiscencia se potencia con la agregación, o se modifica con la aplicación de estímulos externos, permitiendo que estos sistemas puedan utilizarse en sensores, aplicaciones optoelectrónicas, almacenamiento de información, o en bioimagen.
El objetivo es estudiar la formación de organizaciones supramoleculares con moléculas derivadas de nucleobases que contienen unidades luminiscentes. Las nucleobases, bases nitrogenadas presentes en el ADN o el ARN (adenina, timina, etc), se seleccionan por su capacidad de formar enlaces de hidrógeno.
Para la síntesis de las moléculas y supramoléculas se utilizarán metodologías de química orgánica puestas a punto en el grupo de investigación. La caracterización se realizará mediante técnicas habituales en química orgánica, RMN, FTIR, EM. Además, el estudiante tendrá la oportunidad de iniciarse en el estudio de propiedades luminiscentes y en técnicas de caracterización de nanomateriales.
Referencia: JAEINT24_EX_1370
Personal investigador: Clara Marquina, clara@unizar.es
Grupo: Magnetismo en nano-estructuras y sus aplicaciones (MAGNA)
Título programa formativo: Síntesis y caracterización de nanomateriales para técnicas de imagen y terapia médicas basadas en interacciones magnetoacústicas
Recientes avances en nanomateriales y en nanotecnología han conducido a importantes innovaciones y nuevas perspectivas en técnicas de diagnóstico y terapia médica. Muchas de ellas se basan en la respuesta de nanopartículas magnéticas (MNPs) a ondas electromagnéticas y/o ultrasonidos (v.g, la imagen por resonancia magnética (MRI) y la ecografía, respectivamente). Otro ejemplo es la hipertermia magnética, terapia basada en generar calor mediante un campo magnético alterno actuando remotamente sobre las MNPs. Esta técnica puede potencialmente utilizarse para destruir selectivamente células/tumores cancerígenos. Además, las MNPs pueden ser punto de partida de materiales funcionales más complejos que contengan biomoléculas de acción terapéutica, que respondan también a estímulos remotos. Lograr un calentamiento eficaz requiere controlar la forma, tamaño y anisotropía magnética de las MNPs; además, se ha observado que su disposición en determinado tipo de agregados o en cadenas, puede aumentar dicho calentamiento. Trabajos preliminares de nuestro grupo han constatado este aumento cuando las MNPs forman magnetosomas sintéticos o bien cadenas embebidas en fibras poliméricas.
El objetivo es disponer de los materiales óptimos para combinar hipertermia magnética y liberación localizada de principios activos terapéuticos, potenciándose su acción al permitir el control espacial y temporal de dicha liberación. La principal tarea del estudiante será sintetizar y caracterizar las MNPs, para la posterior síntesis de los nanomateriales más complejos mencionados anteriormente, y optimizar su capacidad de calentamiento como respuesta a ondas electromagnéticas, y además utilizarlos en imagen mediante ecografía por ultrasonidos.
El estudiante se formará en técnicas experimentales en Física, Ciencia de Materiales y Química, beneficiándose de la experiencia del grupo en aplicaciones biomédicas de MNPs, siendo por ejemplo un referente en el campo de la hipertermia magnética. Se formará en técnicas de síntesis química, técnicas de caracterización estructural, morfológica y química (como XRD, SEM, TEM, DLS etc.) y de caracterización de propiedades magnéticas (magnetometría VSM y SQUID) y medidas de absorción de potencia. Eventualmente realizará experimentos de adsorción/desorción de fármacos, utilizando por ejemplo espectrometría UV/VIS.
Actividad a desarrollar en el Grupo MAGNA-Departamento 3; Línea: Materiales Magnéticos/Sublínea: Materiales funcionales y nanoestructurados
Referencia: JAEINT24_EX_1439
Personal investigador: Blanca Ros, bros@uniza.res
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título programa formativo: Materiales supramoleculares funcionales basados en estructuras de tipo bent-core
Nuestro grupo tiene una amplia experiencia y reconocimiento en la utilización de los cristales líquidos como medio para conseguir materiales funcionales avanzados con alto grado de orden molecular. Además hemos demostrado [J. Mater. Chem. C, 2019, 7, 14454; Mater. Chem. C, 2022, 10, 12012] que las fuerzas intermoleculares que inducen el estado cristal líquido pueden manifestarse y ser igualmente eficaces en presencia de disolventes o tras anclajes a superficies, lo que permite preparar con las mismas moléculas materiales supramoleculares en disolventes o sustratos, de tamaño, morfología, estructuración y dimensionalidad controlable, modulando con ello propiedades funcionales y posibles aplicaciones tecnológicas. En este reto, hemos comprobado que moléculas de geometría curvada (tipo “bent-core”) constituyen diseños moleculares innovadores y de alta versatilidad para la preparación de muy diferentes materiales avanzados a través de química supramolecular.
El objetivo de este proyecto formativo es la síntesis, preparación y caracterización de nuevas moléculas orgánicas funcionales de tipo “bent-core” con grupos terminales versátiles químicamente (etilenglicol, dioles y metacrilatos). Estos compuestos, mediante sus grupos funcionales terminales, permitirán la preparación de novedosos materiales supramoleculares con unidades tipo “bent-core”: cristales líquidos termótropos y liótropos, ionogeles y materiales fotopolimerizables para impresión 3D.
Tareas a realizar:
1. Síntesis y purificación de compuestos orgánicos tipo “bent-core” mediante química covalente.
2. Caracterización estructural mediante IR, RMN , UV-vis y EM.
3. Estudio de propiedades cristal líquido mediante MOP, TGA y DSC.
4. Preparación y caracterización estructural y funcional de formulaciones liótropas y de ionogeles.
5. Estudio estructura – actividad de los materiales supramoleculares.
6. Participación en las actividades programadas en el grupo de investigación y centro de investigación: Asistencia a cursos de formación: «Curso Práctico de manejo de Espectrómetros de RMN», «Seguridad en el laboratorio»; seminarios científicos organizados en INMA, reuniones de grupo semanales.
Referencia: JAEINT24_EX_1474
Personal investigador: Víctor Sebastián, victorse@unizar.es
Grupo: Películas y Partículas Nanoestructuradas (NFP)
Título programa formativo: Diseño y aplicación de sistemas microfluidicos para la producción de emulsiones para usos en Biomedicina
Objetivo: Desarrollo de nanovectores de aplicación biomédica mediante tecnologías de flujo continuo para facilitar la escalabilidad y la traslación a usos clínicos
La investigación que se persigue en esta propuesta supone trabajar en un grupo multidisciplinar en el que el investigador tendrá acceso a diferentes ámbitos de trabajo vinculados con el campo de la Nanotecnología y la Biomedicina
Actividades:
Revisión bibliográfica sobre la temática de la propuesta: Búsqueda de publicaciones en Scopus, y otros motores de busqueda.
Ordenación y manejo de la bibliografía en la preparación de manuscritos científicos;
Desarrollo de metodologías de producción de nanovectores en flujo continuo
Conocimiento de técnicas de encapsulación para funcionalizar los nanovectores con propiedades bactericidas
Estudio e interpretación de los resultados obtenidos
Participación en la redacción de un manuscrito científico
Posibilidad de solicitud de un contrato predoctoral para continuar su labor investigadora
El investigador involucrado en esta propuesta será capaz de desarrollar las siguientes competencias:
Competencias transversales:
CT1:Capacidad para analizar resultados y diagnosticar problemas analíticos
CT2:Capacidad de trabajar en equipo
CT3:Capacidad de resolver problemas
CT4:Capacidad de toma de decisiones
CT5:Capacidad de adaptarse a distintos entornos culturales (laboratorio biomédico y nannomateriales)
CT6: Capacidad para aprender de forma continuada y desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo
Competencias específicas:
CE1:Capacidad para comprender y aplicar los principios de conocimientos básicos de la química general, química orgánica e inorgánica, ingeniería de materiales, nanotecnología y biomedicina.
CE2:Conocimientos de los fundamentos de ciencia, tecnología y química de materiales. Comprender la relación entre la microestructura y las propiedades macroscópicas
CE3:Conocimiento de nanobiomedicina adaptada a la ingeniería de tejidos
CE4:Capacidad de entender problemas biomédicos actuales
Referencia: JAEINT24_EX_1544
Personal investigador: Pedro Algarabel, algarabel@unizar.es
Grupo: Magnetismo en nano-estructuras y sus aplicaciones (MAGNA)
Título programa formativo: Películas delgadas epitaxiales de materiales ferroeléctricos basados en HfO2 para su uso en memorias de bajo consumo energético
«El almacenamiento de información es especialmente relevante en las TIC y representa una parte muy importante del consumo energético. Entre los dispositivos de memoria no volátiles existentes, los más adecuados son los basados en óxidos ferroeléctricos. Su consumo es muy bajo y su fiabilidad es excelente. El descubrimiento en 2011 de una fase ortorrómbica ferroeléctrica del óxido de hafnio dopado (HfO2), compatible con la tecnología CMOS y con alta polarización a temperatura ambiente, observado más tarde en la solución sólida Hf1 xZrxO2 (HZO), ha situado a las memorias ferroeléctricas en el punto de mira de todas las empresas de semiconductores. Sin embargo, el uso de películas basadas en HfO2 para dispositivos de memoria comerciales necesita una comprensión más profunda y una mejora de sus propiedades funcionales.
La investigación del HfO2 ferroeléctrico se ha centrado principalmente en películas policristalinas. Los primeros artículos sobre el crecimiento epitaxial se publicaron en 2016. Las películas epitaxiales se pueden utilizar como modelos debido a su naturaleza monocristalina, número reducido de defectos y superficies atómicamente planas, y por ello son sistemas clave para avanzar en el desarrollo del HfO2 ferroeléctrico. La mayoría de los estudios han utilizado sustratos con estructura de perovskita, a menudo con un electrodo inferior de (La,Sr)MnO3. Esta propuesta de investigación plantea centrarse en el crecimiento epitaxial de películas delgadas HfO2 sobre sustratos con estructuras cristalinas distintas de perovskita.
Proponemos explorar la preparación de condensadores epitaxiales basados en películas de HfO2 y HZO sobre un nuevo electrodo inferior, Al2O3/GaN. El Al2O3 es un material barato y un excelente aislante, mientras que el GaN es un semiconductor de banda ancha que dopado presenta una alta conductividad. Proponemos combinar el sustrato y el electrodo mencionados para comprobar la ferroelectricidad en películas epitaxiales de HZO.
Las películas se crecerán usando la técnica de deposición por laser pulsado, que es un método ideal para la deposición de películas epitaxiales y se caracterizarán estructuralmente por difracción y reflectividad de rayos X. Se utilizarán imágenes HRTEM y STEM con corrección de aberración para el estudio a escala atómica de las características estructurales.
La caracterización eléctrica incluirá medidas de espectroscopia de impedancia dependiente de la temperatura (4-500 K) y curvas de polarización eléctrica.»
Referencia: JAEINT24_EX_1620
Personal investigador: Miguel Ciria, ciria@unizar.es
Grupo: Radiación Sincrotrón y Materiales: Investigación básica y Aplicaciones (RASMIA)
Título programa formativo: Heterostrucutas hibridas con aplicaciones en magnetoelectronica fluorescencia
El tema de investigación se centra en la preparación y estudio de películas de la aleación FeGa sobre substratos ferroeléctricos. En función del estado del proyecto el estudiante se formara en técnicas de preparación de películas delgadas mediante evaporación en vacío y métodos de medida de propiedades magnéticas como la magnetometría MOKE y la microscopia de Fuerzas Magnéticas a temperatura ambiente.
El objetivo es estudiar cómo la anisotropía magnética se altera por la deformación de la red cristalina. Dicha deformación se introduce mediante la generación de campo eléctrico que deforma el substrato ferroeléctrico. El propósito último es obtener estructuras en las que la orientación de la imanación se pueda alterar sin la necesidad de aplicar campo magnético o corriente eléctrica para reducir el consumo de energía en la manipulación de información en memorias magnéticas. Este método permitirá reducir el consumo de energía y aumentar la eficacia de los dispositivos magnetoelectrónicos en aplicaciones de Inteligencia Artificial o Internet de las Cosas.
Referencia: JAEINT24_EX_1657
Personal investigador: María Moros, mamoros@unizar.es
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título programa formativo: Activación de vías intracelulares utilizando magnetogenética
Las nanopartículas magnéticas se pueden utilizar para generar fuerzas de manera selectiva y remota sobre determinadas proteínas de la membrana celular denominadas mecanoreceptores, como la E-cadherina. El objetivo principal de este prohecto es emplear partículas magnéticas funcionalizadas con diferentes fragmentos de E-cadherina para generar una fuerza mecánica que active una vía importante de señalización intracelular, la cual juega papel esencial en la proliferación y diferenciación celular. Esto permitirá activar vías implicadas en la curación de heridas de manera selectiva y a distancia.
Metodologías en las que se formará el o la estudiante
1. Generación de fragmentos de la proteína E-cadherina, a partir de bacterias transformadas o células transducidas con diferentes plásmidos obtenidos mediante mutagénesis. Caracterización de las mismas.
2. Funcionalización de partículas magnéticas con los fragmentos de E-cadherina de forma orientada, y caracterización de las mismas por citometría de flujo, usando anticuerpos anti-E-cadherina. El estudiante podrá aprender a usar diferentes técnicas de caracterización de nanomateriales tales como microscopía electrónica de transmisión y escaneo (TEM y SEM), dispersión de luz dinámica (DLS), potencial Z…
3. Estudio de la activación de vías de señalización mediante la aplicación de campos magnéticos a células con las partículas funcionalizadas con E-cadherina. Para ello se emplearán líneas celulares reporteras que expresen GFP o luciferasa. El estudiante aprenderá a trabajar con cultivos celulares y a analizar los efectos de la aplicación de campos mediante técnicas de PCR o microscopia de fluorescencia.
El estudiante tendrá una reunión semanal con la supervisora y participará en los seminarios semanales de grupo, pudiendo presentar sus resultados en los mismos. El equipo de investigación que participa en este proyecto está involucrado en un proyecto europeo por lo que el estudiante también podrá asistir a las reuniones internacionales, expandiendo de esta forma su formación y abriendo nuevos horizontes en su carrera.
Campus San Francisco, Facultad de Ciencias
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