La convocatoria JAE Intro tiene por objeto la concesión de 300 becas (27 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.

CONVOCATORIA JAE INTRO 2023

Referencia: JAEINT23_EX_1334
Personal investigador: Rosabel Merino, r.merino@csic.es
Grupo: Procesado y Caracterización de Cerámicas Estructurales y Funcionales (ProCaCef)
Título programa formativo: Membranas duales cerámica – carbonato fundido para membranas separadoras de CO2 y pilas de combustible. Materiales, microestructura y electroquímica.

Mediante solidificación direccional de eutécticos se consiguen materiales con microestructuras autoorganizadas de dimensiones micrométricas y submicrométricas, formadas por dos o más fases. El conocimiento de los mecanismos de solidificación, la termodinámica y las propiedades físico –químicas de los materiales permite aprovechar estas microestructuras para funciones específicas. La microestructura que se puede conseguir, su tamaño y el grado de alineamiento, están afectadas por el procedimiento de solidificación. El plan de formación que se propone se articula en torno al eutécticos MgO-conductor de ión óxido (circonas dopadas y compuestos relacionados) y sus características como soporte cerámico en membranas duales cerámica – sal fundida. Se busca modificar propiedades funcionales (conductividades iónica y/o electrónica), estabilidad de las fases térmica y frente a reacción con carbonatos, y microestructura, para identificar los aspectos críticos en el funcionamiento de los dispositivos. En última nstancia se persigue trasladar material óptimo y procedimiento de fabricación a los siguientes niveles de desarrollo de la tecnología. El estudiante se incorporará al grupo de investigación, formándose en solidificación de óxidos eutécticos, caracterización y funcionalidad para la aplicación prevista. Específicamente preparará muestras mediante solidificación asistida por láser, adquiriendo conocimientos de solidificación de óxidos, eutécticos y las especificidades de la técnica de solidificación. Una vez solidificados los materiales necesarios, aprenderá las técnicas necesarias de caracterización para estos materiales, y que son muy habituales en la investigación de materiales: SEM para caracterización microestructural, tratamientos para ataque selectivo, determinación de conductividad iónica de la cerámica y de la cerámica infiltrada con sales fundidas y análisis de la conectividad de los poros así formados. Esta actividad formativa se encuadra en las líneas de investigación del grupo en los últimos años: i vestigación de materiales para pilas de combustible de óxido sólido, baterías de Li de estado sólido y para membranas de separación de CO2, y sus dispositivos. En cuanto a técnicas de procesamiento, se emplean tecnologías cerámicas y procesamiento con láser. En particular, el candidato se formará en aspectos relacionados en el proyecto EUMEM (PID2021-124863OB-I00), que persigue desarrollar métodos de captura de CO2. Preventing microbially-influenced corrosion using polyoxometale-ionic liquids.

Referencia: JAEINT23_EX_1318
Personal investigador: Raquel Giménez, raquel.gimenez@csic.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: JAEINT23_EX_1218
Personal investigador: María Moros, m.moros@csic.es
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título programa formativo: Aumento de regeneración tisular utilizando nanopartículas magnéticas

El proyecto en el que se englobará el estudiante pretende aumentar el potencial de regeneración de tejidos utilizando una estimulación magnetotérmica. Para
ello, se utilizarán nanopartículas magnéticas (MNPs) que serán activadas mediante un campo magnético alterno (AMF) externo para generar calor local y
activar vías intracelulares capaces de promover la reparación tisular. Como modelos in vitro se utilizarán queratinocitos humanos. Para llevar a cabo el
proyecto se sintetizarán las MNPs y se funcionalizarán con biomoléculas capaces de reconocer ciertos tipos celulares de manera específica. Las MNPs serán
caracterizadas por multitud de técnicas, especialmente en cuanto a su capacidad de calentamiento al ser sometidas a un AMF. Se incubarán con queratinocitos
y se estudiará su citotoxicidad y su biodistribución, y se analizará la velocidad de regeneración después de aplicar un AMF. El estudiante se integrará en el
grupo de investigación Bionanosurf, donde se cuenta con una amplia experiencia en la dirección de tesis doctorales y TFMs. El Instituto por su parte cuenta
con todas las instalaciones necesarias para desarrollar el proyecto. Así, durante su estancia el estudiante recibirá una formación multidisciplinar combinando la
experiencia de la supervisora en el área de ciencia de materiales (síntesis de nuevas nanopartículas y su biofuncionalización con moléculas de interés
biológico), así como en el área de bioquímica. 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…Además, aprenderá a trabajar con cultivos
celulares y a analizar los efectos de la hipertermia magnética en ellos mediante técnicas de PCR, microscopia de fluorescencia, ELISA… 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

Referencia: JAEINT23_EX_1161
Personal investigador: Valeria Grazú, m.moros@csic.es
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título programa formativo: Síntesis de nanohíbridos enzimáticos para el
desarrollo de una terapia enzimaprofármaco con control espacio temporal
contra cancer de páncreas.

El cáncer de páncreas es una de las enfermedades oncológicas más agresivas y difíciles de tratar. Las terapias actuales carecen de especificidad tumoral, y las
dosis necesarias para alcanzar niveles terapéuticos en el tumor suelen ser tóxicas para tejidos sanos generando complicaciones crónicas graves (riesgo de
infección, toxicidad multi-orgánica, dolor, cansancio etc). Con este proyecto planeamos desarrollar una nanoplataforma terapéutica versátil que debería
reducir la toxicidad sistémica del uso de quimioterapéuticos como el fluoruracilo (5-FU) que promueven la inhibición de la replicación del ADN y la
traducción del ARN. Para ello, proponemos optimizar el proceso de co-encapsulación dentro de una matriz de sílice tanto de nanopartículas magnéticas
(MNPs) como de una variante recombinante termófila de la enzima terapéutica citosina deaminasa (CD). Esta enzima presenta una reducida capacidad para
convertir el pro-fármaco no tóxico 5-fluorocitosina (5-FC) en su forma activa antitumoral tóxica (5-FU) a la temperatura corporal. La idea es optimizar la
integración de ambos elementos en los nanohíbridos obtenidos para así poder desencadenar la producción del fármaco a partir del pro-fármaco en el tumor y
sólo cuando las nanopartículas co-encapsuladas se activen remotamente como «puntos de calentamiento local» (“hotspots”) al aplicar localmente un campo
magnético alterno. De este modo, la temperatura en el interior del nanohíbrido sería mayor que la temperatura corporal pudíendose tunear para que fuese
similar a la temperatura óptima de la enzima terapéutica, dado que es donde presenta su máxima eficiencia para la bioconversión del pro-fármaco en 5-FU.
Por lo que la integración de la CD en los nHs propuestos permitiría alcanzar un control espacio-temporal de esta bioconversión y así no sólo mejorar la
eficacia de la terapia anti-tumoral sino también alcanzar la reducción de sus efectos secundarios. Para ello durante la realización de esta beca se optimizará la
expresión en Escherichia coli de una variante recombinante termófila de CD. A su vez, se optimizará su purificación y caracterización bioquímica. Finalmente,
se llevará a cabo la optimización de su co-encapsulación con nanopartículas magnéticas mediante un proceso de silificación biomimética. Se llevará a cabo
también la caracterización fisicoquímica y bioquímica de los nHs obtenidos. El control remoto sobre la actividad de bioconversión del pro-fármaco de los nHs
se estudiara in vitro.

Referencia: JAEINT23_EX_1031
Personal investigador: Blanca Ros, bros@unizar.es
Grupo: Cristales líquidos y polímeros (CLIP)
Título programa formativo: Materiales Funcionales Supramolecular basados en estructuras 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 que respondan a demandas actuales. 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 (dioles, TEG, L-glutamidas y/o
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: JAEINT23_EX_1018
Personal investigador: Scott Mitchell, scott.mitchell@csic.es
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título programa formativo: Biofuncionalización de biomateriales de fibroína para la consolidación de seda deteriorada

El patrimonio textil, destaca por sus tapices, tejidos y bordados con sedas de gran calidad, realizados en las principales manufacturas europeas desde el s.XVI. Todos ellos son bienes culturales de gran  importancia, y de gran  delicadeza ya que las fibras de seda que contienen son sensibles a la luz y la humedad, dando lugar a su oxidación e hidrólisis y debilitamiento, conllevando en ocasiones pérdidas de tejido parciales. Ante este estado de deterioro de las fibras, a lo largo de la historia de la restauración textil, se han buscado tratamientos consolidantes que les devuelvan la unidad estructural. Sin embargo, ninguno de ellos lo ha logrado, bien por ser incompatibles y presentar mal envejecimiento (adhesivos), o por simplemente sujetar las áreas debilitadas (costura) sin llegar a consolidar su estructura interna. Por lo tanto, existe una problemática en lo que se refiere a la consolidación de la fibra de seda, ya que, en España, no se tiene constancia de ningún tratamiento que ponga solución a dicho problema. Esta investigación tiene como objetivo demostrar la utilidad de la química de reticulación directa de la ditirosina para la inmovilización covalente de las nanopartículas de fibroína (NPF) en superficies de seda deteriorada. Este enfoque innovador proporcionará: i) Un nuevo material consolidante para la conservación de patrimonio de seda ii) Un protocolo de conservación bioinspirado y sostenible (reticulación de nanopartículas de fibroína-seda con ditirosina) iii) Una batería de protocolos analíticos para caracterizar los procesos de
consolidación propuestos. Para alcanzar el objetivo final, se llevará a cabo la síntesis y caracterización de una nueva generación de nanopartículas de fibroína, así como la caracterización de la consolidación de muestras de seda deteriorada. El uso de nanopartículas de fibroína como agentes consolidantes en el campo de patrimonio presenta una gran oportunidad de innovar y generar resultados de alto impacto. Nuestra hipótesis es que el proceso de consolidación basado en la reticulación con ditirosina puede utilizarse para la inmovilización covalente directa de NPF en la superficie de seda deteriorada en ausencia de cualquier modificación química previa. Los grupos de tirosina existen de forma natural en la seda, por lo tanto, la biofuncionalización de la seda mediante la reticulación covalente de la ditirosina puede lograrse sin ninguna preactivación o prefuncionalización de la superficie de la seda. Con este

Referencia: JAEINT23_EX_0987
Personal investigador: José María de Teresa, j.deteresa@csic.es
Grupo: Nanofabricación y microscopías avanzadas (NANOMIDAS
Título programa formativo: Conversión entre corriente de espín y corriente eléctrica en bicapas YIG/W

La generación y manipulación de corrientes de espín ha atraído últimamente una gran atención en relación a su posible uso en dispositivos espintrónicos y nanoelectrónicos. Un aspecto clave en este tipo de dispositivos es el desarrollo de materiales que exhiban una alta eficiencia en la conversión de corriente de espín en corriente de carga. Esta conversión se realiza generalmente utilizando el efecto Hall de espín inverso (ISHE) en materiales con un elevado acoplo de espín-órbita. En este trabajo, proponemos estudiar el material Y3Fe5O12(YIG) como fuente de corriente de espín y el material β-W por su elevado acoplo de espín-órbita. Para ello, se prepararán bicapas de estos materiales y se realizarán experimentos de bombeo de espín mediante resonancia ferromagnética (FMR). La corriente de espín de la capa de YIG se inyectará sobre la capa de β-W y mediante el efecto ISHE se producirá su conversión a una corriente eléctrica que podemos medir. El trabajo se encuadra en el marco general de generación de conocimiento y desarrollo tecnológico para la transformación digital de la sociedad en el marco de una economía sostenible. Gracias a este tipo de dispositivos, se podrán desarrollar memorias y estrategias de procesamiento y comunicación de información que consumen menos energía y que son más eficientes en cuanto a su miniaturización y velocidad de trabajo. Gracias a esta beca JAE_Intro, el estudiante se formará en: a) técnicas de fabricación y caracterización de películas delgadas e interfaces y para ello contaremos con las instalaciones del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón y del Laboratorio de Microscopías Avanzadas. En particular, se utilizarán microscopios electrónicos y de iones de última generación que permiten observar los materiales con resolución atómica. b) técnicas de resonancia ferromagnética y de medidas de transporte eléctrico, ya que utilizará un equipo diseñado y montado en el grupo NANOMIDAS (S. Sangiao, J. I. Morales, J. M. De Teresa) para la generación de corrientes de espín mediante bombeo de espín y la detección de corrientes eléctricas tras su conversión por el efecto ISHE. c) teorías sobre los mecanismos de transporte eléctrico, resonancia ferromagnética, corrientes de espín, interacción espín-órbita y efecto Hall de espín. Estado del arte en nanoelectrónica y espintrónica, así como sus potenciales aplicaciones en  almacenamiento, lógica y comunicación de información.

Referencia: JAEINT23_EX_0972
Personal investigador: Jesús Santamaría, jesus.santamaria@unizar.es
Grupo: Películas y Partículas Nanoestructuradas (NFP)
Título programa formativo: Desarrollo de nanocatalizadores activos en el microambiente del tumor

El principal objetivo de esta línea de investigación consiste en el diseño, síntesis, caracterización y evaluación de nanocatalizadores activos en el microambiente químico del tumor. En el ámbito de formación, se prestará especial atención al diseño inteligente de materiales híbridos y a la respuesta catalítica de los mismos para inducir la conversión de metabolitos y para generar Especies Reactivas de Oxígeno (ROS) de manera simultánea que pueda desembocar en la disrupción del metabolismo y en la inhibición del crecimiento de las células cancerígenas. Asimismo, se pretende que el candidato/ha seleccionado se involucre en el desarrollo y entendimiento de distintas estrategias que permitan el transporte de los materiales catalíticos de manera selectiva al interior de dichas células. Esta investigación se enmarca en el área emergente de la catálisis bio-ortogonal, en la que se lleva a cabo el proyecto ERC Advanced Grant CADENCE (Catalytic Dual-Function Devices Against Cancer). El candidato/a que participe en esta línea de
investigación tendrá la oportunidad de integrarse en un equipo multidisciplinar y adquirir experiencia en alguna o varias áreas de conocimiento que ayuden a alcanzar los objetivos específicos marcados dentro del proyecto: a) Objetivo # 1: Desarrollo de catalizadores nanoestructurados con respuesta específica para el consumo de distintos metabolitos en condiciones de reactividad previstas en el microambiente del tumor. b) Objetivo # 2: Desarrollo de catalizadores nanoestructurados que mimeticen la actividad enzimática de sistemas biológicos. c) Objetivo # 3: Envío y activación selectiva de los catalizadores en el microambiente tumoral.

Referencia: JAEINT23_EX_0896
Personal investigador: Jesús Martínez de la Fuente, j.m.fuente@csic.es
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título programa formativo: Biopsias líquidas para la detección de cáncer de páncreas mediante el empleo de ensayos calorimétricos de flujo lateral y AuNPs

Las biopsias de tejidos representan el estándar para el diagnóstico de tumores. Sin embargo, son métodos invasivos, que a menudo no recopilan la heterogeneidad tumoral y no permiten controlar los posibles cambios en el perfil molecular del tumor al tumor a lo largo y después de la terapia. Las pruebas mínimamente invasivas en fluidos corporales, conocidas como biopsias líquidas, han atraído la atención en los últimos años. Aunque el ADN tumoral circulante libre de células (ADNtc) y el miARN se consideran la piedra angular del diagnóstico basado en biopsias líquidas, existen algunas limitaciones que hace difícil su utilización. Sin embargo. las células tumorales, a diferencia de las no tumorales, secretan mayores cantidades de ADN y miARN en sus vesículas extracelulares (EV), abriendo una vía novedosa para monitorizar el cáncer mediante biopsias líquidas. Sin embargo, la falta de una tecnología que permita la detección del contenido nucleico de las EVs en una única prueba clínicamente accesible, complica su aplicación y estandarización como biomarcadores en el ámbito clínico. Durante los últimos años, numerosos esfuerzos han explorado enfoques basados en nanoescala para el análisis de EVs. Recientes avances han explotado las nanopartículas de oro (AuNPs) como bioetiquetas. Cuando las AuNPs se irradian con luz de longitud de onda cercana a su banda LSPR, parte de la luz incidente se absorbe y la mayor parte se disipa en forma de calor en su entorno local o en el medio circundante. Aunque las NPs plasmónicas se han
aplicado a diversos biosensores, no se han explotado en profundidad en la fabricación de biosensores basados en sus propiedades de calentamiento. Nuestro grupo de investigación ha desarrollado un sistema para la detección directa y ultrasensible de proteínasy ácidos nucleicos utilizando nanoprismas de Au con una absorción máxima de la banda LSPR en la región NIR (ensayo calorimétrico de flujo lateral, CLFA). De hecho, hemos demostrado que este formato de biosensor térmico puede ser altamente portátil, los resultados pueden obtenerse en tiempo real y el límite de detección alcanza el rango fM. Es por ello, que proponemos el desarrollo de un método novedoso, todo en uno, para analizar el contenido de ácidos nucleicos en EVs circulantes mediante un simple test de biopsia líquida para el diagnóstico precoz, pronóstico y monitorización terapéutica de cáncer de páncreas basado en un CLFA utilizando una enzima termófila como agente transductor

Referencia: JAEINT23_EX_0843
Personal investigador: Joaquín Coronas, coronas@unizar.es
Grupo: Catálisis, separaciones moleculares e ingeniería de reactores (CREG)
Título programa formativo: Separación de mezclas CO2/CH4 con membranas compuestas de capa fina basadas en soportes de PVDF

Separación de mezclas CO2/CH4 con membranas compuestas de capa fina basadas en soportes de PVDF El objetivo de este plan de formación es que la
persona que acceda al grupo con esta ayuda se inicie en la tecnología de membranas y en su preparación y caracterización en el contexto de la separación de
mezclas binarias CO2/CH4 que tienen aplicación en la producción de biometano. El plan de formación comprende las siguientes tareas: 1. Búsqueda de
soportes de membrana de PVDF comerciales (planos y de fibra hueca). 2. Recubrimiento de tales soportes con polímeros selectivos al CO2 de tipo PEBA, es
decir, Pebax 1657 y Pebax Renew, con los que es grupo ya tiene experiencia en la separación de CO2/N2. Eventualmente los polímeros podrían modificarse
con materiales porosos tipo MOF para mejorar sus prestaciones. Para preparar las membranas se usarán técnicas de “dip-coating” y de “spin-coating” 3.
Aplicación de las membranas producidas a la separación de mezclas binarias CO2/CH4. 4. Caracterización de los materiales producidos (DRX, SEM, TEM,
FTIR, TGA-DSC, etc.).

Referencia: JAEINT23_EX_0704
Personal investigador: Mª Jesús Blesa, mjblesa@unizar.es
Grupo: Sistemas pi-Funcionales Fotoactivos
Título programa formativo: Diseño, síntesis y caracterización de celdas solares sensibilizadas por colorantes orgánicos

Las celdas solares para la conversión de la energía solar en electricidad es un campo de gran actividad. La sensibilización con colorantes orgánicos libres de metales se han convertido en una alternativa a las celdas de silicio tanto por su modulación sintética como por sus altos coeficientes de absorción. En general, la eficiencia de estos colorantes depende tanto de la de la propia estructura del colorante como del diseño del dispositivo. Los sistemas orgánicos conjugados D-pi-A (dador, espaciador-pi y aceptor) constituyen la estructura básica de la mayoría de estos colorantes. El objetivo de este trabajo es la modificación estructural de estos sistemas de modo que sean capaces de cubrir una amplia zona del espectro solar. Plan de trabajo: 1.- Se prepararán nuevos colorantes orgánicos. Durante esta etapa el estudiante aprenderá a trabajar en un laboratorio de síntesis orgánica, realizará reacciones a baja temperatura, en atmósfera inerte, mediante la adición de reactivos en condiciones especiales y, finalmente, obtendrá los colorantes puros mediante cromatografía flash. 2.- Se caracterizarán los colorantes por las técnicas habituales de RMN, espectrometría de masas, UV-vis e IR. Paralelamente, se realizará un estudio teórico mediante cálculos mecano-cuánticos de los colorantes con el fin de establecer la relación entre la estructura química de los colorantes y su idoneidad para ser utilizados en dispositivos fotovoltaicos. 3.- Además, se medirán las siguientes propiedades físicas de cara a su incorporación en los dispositivos fotovoltaicos finales: – -Propiedades redox. Estudiadas por Voltametría de Pulso Diferencial (DPV) con el objetivo de obtener el potencial de oxidación del colorante
sensibilizador. – -Propiedades ópticas. Estudiadas por espectroscopia UV-visible y por fluorescencia. Permitirán obtener los valores de longitud de onda (lmax) y coeficiente de extinción molar (e) de la banda de transferencia de carga, así como estimar el valor de la energía de transición E0-0 entre los orbitales HOMO y LUMO. – -Propiedades fotovoltaicas. En una primera etapa se prepararán los dispositivos fotovoltaicos a los que seguidamente se les medirán los parámetros fotovoltaicos a partir de la curva J-V, y la eficiencia IPCE. Los resultados obtenidos y los cálculos realizados permitirán el diseño de colorantes mejorados.

Referencia: JAEINT23_EX_0561
Personal investigador: Lucía Gutiérrez, lucia.gutierrez@csic.es
GrupoBiofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título programa formativo: Evaluación de las transformaciones de nanopartículas magnéticas para aplicaciones biomédicas

En los últimos años se han desarrollado multitud de aplicaciones biomédicas en las que se utilizan nanopartículas magnéticas. Uno de los parámetros importantes que es necesario evaluar son las transformaciones que dichas partículas sufren con el tiempo dentro de los organismos. El objetivo de este trabajo será estudiar dichas transformaciones con el tiempo. En este proyecto, se prepararán nanopartículas magnéticas de óxidos de hierro para optimizar las propiedades magnéticas para su aplicación in vivo. Los cambios que estas partículas puedan sufrir in vitro o in vivo serán estudiados con diferentes técnicas avanzadas de caracterización. – 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 cultivos celulares y modelos animales. • Caracterización magnética de sistemas biológicos. • Análisis de datos y realización de informes.

Referencia: JAEINT23_EX_0543
Personal investigador: Raluca Fratila, raluca.fratila@csic.es
GrupoBiofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título programa formativo: Inmovilización de nanoparticulas magnéticas en membranas celulares para activación remota de canales Piezo1

El Plan de formación se enmarcará en las líneas de investigación relacionadas con el proyecto GALACTIC (“Remote GAting of Piezo1 channeLs with mAgnetiC nanoparTICle actuators”) de la Convocatoria 2021 de Proyectos de Generación de Conocimiento. El objetivo es desarrollará una nueva plataforma para investigar la activación remota de Piezo1, un canal mecanosensor clave en muchos procesos fisiológicos y patológicos, utilizando diferentes configuraciones de aplicadores de campo magnético para activar nanopartículas magnéticas (MNPs) ancladas a la membrana celular mediante diversas estrategias. En concreto, en este Plan de formación se abordará el uso de la química bioortogonal azida-alquino libre de cobre para la unión covalente de las MNPs a la membrana. Las tareas previstas para este Plan de formación se detallan a continuación, aunque se podrán modificar ligeramente, dependiendo de la formación previa del estudiante: 1) Síntesis, caracterización y funcionalización de MNPs para química bioortogonal 2) Glicoingeniería metabólica para la expresión de grupos azida en la membrana 3) Estudios de inmovilización covalente de MNPs a membranas celulares 4) Búsquedas bibliográficas, redacción de informes El Plan de formación propuesto permitirá al estudiante adquirir nuevas habilidades y conocimientos en diferentes áreas de la ciencia de los materiales, la química, la nanotecnología y la biología, que complementarán su formación para ofrecer una experiencia multidisciplinar única. El estudiante tendrá la oportunidad de familiarizarse con distintas técnicas: – caracterización de nanomateriales: microscopía electrónica de transmisión, dispersión dinámica de luz, análisis termogravimétrico, espectroscopía UV-Vis y de fluorescencia, etc. – síntesis y funcionalización de MNPs – cultivo celular, estudios de citotoxicidad, citometría de flujo, microscopía de fluorescencia etc. Además, el estudiante adquirirá habilidades transversales relacionadas con la presentación de resultados (en los seminarios de grupo, así como en jornadas y conferencias), el trabajo en equipo o la divulgación científica. Cabe destacar también que el trabajo se enmarca en un campo de enorme relevancia actual (el descubrimiento de los canales Piezo y la química bioortogonal han sido recientemente galardonados con el Premio Nobel de Medicina y Fisiología 2021 y el Premio Nobel de Química 2022).

Referencia: JAEINT23_EX_0370
Personal investigador: David Zueco, david.zueco@csic.es
Grupo: Quantum Materials and Devices (QMD)
Título programa formativo: Inteligencia Artificial Cuántica

Durante los últimos años, las redes neuronales artificiales han revolucionado la ciencia y la tecnología. Se utilizan para clasificar imágenes, para describir esas imágenes con frases completas, para traducir entre idiomas, responder preguntas sobre un texto, controlar los robots y conducir coches. También para jugar juegos complejos a un nivel sobrehumano. En ciencia (y en física en particular), se utilizan para predecir las propiedades de los materiales, para interpretar datos astronómicos, para clasificar las fases de la materia, para representar las funciones de onda cuántica y para controlar dispositivos cuánticos, entre otros. Muchos de estos desarrollos, especialmente en física, han tenido lugar solo enlos últimos años, desde aproximadamente 2016. Por otro lado, los algoritmos cuánticos prometen aceleraciones espectaculares para ciertas tareas como factorización y búsqueda. Por tanto, es natural preguntarse si también pueden ayudar con la inteligencia artificial. Aunque a día de hoy no hay una evidencia de ventaja cuántica parece interesante (y relevante) estudiar si la hay. Hay primeras ideas en subrutinas de álgebra lineal que pueden ayudar con las tareas de aprendizaje automático, así como para posibles aceleraciones en el aprendizaje por refuerzo (a través de la búsqueda de Grover), para modelar las estadísticas de cuántica estados a través de máquinas cuánticas de Boltzmann y para otras tareas. Lo que proponemos aquí es estudiar y diseñar algoritmos cuánticos para problemas de optimización investigando modelos varacionales tipo QAOA encontrando Hamiltonianos efectivos y su resolución aproximada con técnicas de campo medio o la proyección sobre el subespacio de soluciones relevantes. También exploraremos algoritmos híbridos clásico-cuánticos donde las soluciones son refinadas, por ejemplo con algoritmos genéticos.

Referencia: JAEINT23_EX_0191
Personal investigador: Javier Campo, javier.campo@csic.es
Grupo: Multifunctional Molecular Magnetic Materials (M4)
Título programa formativo: Estudios de dispersion de neutrones y de muSR de texturas magnéticas en imanes quirales.

El estudio y control del régimen no-colineal en el magnetismo, que surge a partir de distintos orígenes (anisotropía magnética, interacción DzyaloshinskiiMoriya (DM), frustración magnética, etc.), es un asunto tecnológico de actualidad. Ello es debido a que las nanoestructuras magnéticas quirales (y por tanto no colineales) han resultado ser muy robustas para el almacenamiento de información debido a la protección proporcionada por la quiralidad y por la topología. Asimismo, desde el punto de vista del transporte magnético de información (magnónica), las ondas de espín y skyrmiones son extraordinariamente eficientes debido a la muy baja disipación de energía y ofrecen la posibilidad de diseñar dispositivos magnéticamente reconfigurables. Un trabajo teórico reciente de nuestro grupo predice la existencia de una nueva fase skyrmiónica y una fase desconocida a baja temperatura en imanes cúbicos nocentrosimétricos. Además también se ha encontrado, a partir de técnicas macroscópicas, evidencia experimental de una nueva fase (fase «B») a baja temperatura que se va a estudiar con técnicas de neutrones y de muones Objetivo. En este proyecto pretendemos llevar a cabo el análisis experimental de esta nueva fase «B» en los materiales arquetipo MnSi y FeCoSi por medio de técnicas de SANS (Small Angle Neutron Scattering) y de muSR a baja temperatura
y con campo magnético aplicado. La peculiaridad de nuestros experimentos es que se harán en cristales homoquirales. Tareas a realizar. Revisión bibliográfica, trabajo experimental, análisis y modelado de datos, escritura de resultados. Técnicas experimentales empleadas Participación y análisis de datos de experimentos de SANS Participación y análisis de datos de experimentos de muSR

Referencia: JAEINT23_EX_0118
Personal investigador: María Bernechea, javier.campo@csic.es
GrupoPelículas 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, basados en elementos no-tóxicos y abundantes en la corteza terrestre, 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, bien solos o combinados con otros materiales y, además, combinados con materiales carbonosos, pueden formar parte de electrodos en sistemas de almacenamiento de energía. 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 INTRO serán: • Síntesis de nuevos semiconductores coloidales nanocristalinos • Caracterización fisicoquímica de los nanocristales • Preparación y caracterización de films fabricados con nanocristales • Preparación de híbridos carbón/nanocristales. Desarrollo de estrategias para conseguir una buena incorporación de las nanopartículas y contacto entre los dos componentes. • Pre-evaluación de los films como capas activas en celdas solares y/o de los híbridos como electrodos en sistemas de almacenamiento de energía.

Referencia: JAEINT23_EX_0072
Personal investigador: Silvia Hernández, silviamh83@unizar.es
GrupoCristales líquidos y polímeros (CLIP)
Título programa formativo: Nanoestructuras de DNA origami para terapia génica

La nanotecnología de DNA es una herramienta “bottom-up” de fabricación de nanomateriales que se basa en el reconocimiento supramolecular altamente específico entre las bases nitrogenadas de las hebras de DNA. Dicha fabricación es programable, lo que permite tener un control absoluto en la forma, tamaño y disposición espacial de cualquier funcionalidad que se quiera introducir en el nanomaterial. Estas propiedades, que son exclusivas de la nanotecnología de DNA, han permitido la aplicación de estos sistemas en diversas disciplinas científicas y tecnológicas. Además, su inherente biodegradabilidad, hace de las nanoestructuras de DNA una alternativa muy prometedora frente a otros tipos de nanopartículas para una gran variedad de aplicaciones biomédicas. En concreto, los nanomateriales basados en DNA presentan unas características excelentes para el transporte de agentes terapéuticos y/o sondas sensibles a biomarcadores para el tratamiento y diagnóstico de diversas patologías. Para mejorar aún más sus prestaciones, es
necesario desarrollar estrategias de diseño y funcionalización de estos materiales que prolonguen su estabilidad en medios biológicos y aumenten la selectividad de internalización celular. En este trabajo se procederá al diseño y fabricación de nanoestructuras mediante la metodología de DNA origami con diferente funcionalidad superficial para mejorar sus características como nanotransportadores de agentes para terapia génica. Se evaluará el impacto que dichas aproximaciones sintéticas confieren a su capacidad de almacenaje de agentes terapéuticos, su bio-estabilidad y a su capacidad de internalización celular selectiva.

Referencia: JAEINT23_EX_0066
Personal investigador: Rafael Martín, r.martin@csic.es
GrupoBiofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título programa formativo: Materiales basados en híbridos polioxometalato-polipéptido

Durante su estancia en nuestro grupo de investigación la/el estudiante obtendrá formación práctica en Química, Ciencia de Materiales y habilidades transversales mediante la realización de un pequeño proyecto de investigación que se describe al final de este plan de formación. Realizará la síntesis de uno o dos pasos de compuestos inorgánicos -polioxometalatos (POMs)- y orgánicos -monómeros- que caracterizará con técnicas de espectroscopía -resonancia magnética nuclear (RMN) e infrarroja (FTIR)- y espectrometría de masas. Usará el POM como iniciador de la polimerización de los monómeros para obtener polímeros híbridos, lo que le permitirá formarse en su caracterización mediante RMN, FTIR y cromatografía de exclusión de tamaño. También estudiará el autoensamblado de los materiales por dispersión dinámica de la luz y microscopía electrónica. Según sus preferencias se buscarán materiales con actividad antimicrobiana o catalítica, y se formará en la caracterización de dicha actividad. El/la estudiante se integrará en un grupo de investigación multidisciplinar. En los seminarios semanales tendrá acceso a proyectos de investigación variados. En el desarrollo de su proyecto redactará informes breves y hará presentaciones para las reuniones con su tutor y para un seminario de grupo. En todo caso recibirá formación también en este aspecto. En nuestro grupo de investigación estamos trabajando con materiales que combinan polipéptidos con POMs para obtener materiales antimicrobianos o catalizadores con mejores propiedades. Por un lado, la polimerización de apertura de anillo (ROP) de N-carboxianhidridos de aminoácidos (NCAs) nos permite obtener, de forma sencilla y rápida, polipéptidos que emulan características de péptidos naturales. Por otro lado, los POMs son clusters inorgánicos y aniónicos con propiedades redox, que están formados por combinaciones de oxígeno con metales de transición. El trabajo consistirá en la preparación de materiales híbridos POMpolipéptido mediante la ROP de NCAs iniciada por un grupo amino sobre el POM. El diseño del material buscará propiedades catalíticas y/o antibacterianas. En definitiva, el/la estudiante podrá aprender a desarrollar un proyecto, desde la síntesis del material y funcionalización hasta la evaluación de su aplicabilidad, enfrentándose a problemas reales y aprendiendo como gestionarlos. Además, recibirá formación en metodología científica, búsqueda de bibliografía, y elaboración de informes y presentaciones.

Referencia: JAEINT23_EX_0064
Personal investigador: Teresa Sierra, t.sierra@csic.es
Grupo: Cristales líquidos y polímeros (CLIP)
Título programa formativo: Nanopartículas basadas en dendrímeros para diagnóstico de cáncer mediante espectroscopia de fluorescencia

Resumen del proyecto de investigación: 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 en las que se formará el candidato: • Síntesis Orgánica para la preparación de dendrímeros 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), cromatografía de permeación en gel (GPC). • Preparación y caracterización morfológica de las nanopartículas formadas por los dendrímeros: microscopia electrónica de transmisión (TEM), dispersión de luz dinámica (DLS). • Estudio
de la interacción de las nanoaprtículas con las proteínas del suero mediante técnicas de análisis térmico: calorimetría diferencial de barrido (DSC), calorimetría de valoración isotérmica (ITC). • 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 Además de los objetivos científicos, se persigue que el/la estudiante se integre en la dinámica de un equipo de investigación en química de materiales, adquiera autonomía en la resolución de los problemas que surjan en la síntesis propuesta, en la caracterización estructural y en el procesado y estudio de las propiedades de materiales.

Referencia: JAEINT23_EX_0017
Personal investigador: Manuel Arruebo, arruebom@unizar.es
Grupo: Películas y Partículas Nanoestructuradas (NFP)
Título programa formativo: Desarrollo de recubrimientos nanoestructurados bactericidas en la prevención de infecciones del tracto urinario asociada al uso de catéteres

Los biofilms asociados a los dispositivos médicos es una preocupación mundial por el aumento de las tasas de morbilidad y mortalidad, la hospitalización prolongada y, por el elevado coste sanitario asociado. Entre el 15 y el 25% de los pacientes hospitalizados son cateterizados durante su estancia hospitalaria. Las infecciones del tracto urinario asociadas a catéteres (CAUTI) representan casi el 80% de todas las infecciones del tracto urinario tratadas actualmente en los hospitales y el 40% de todas las infecciones nosocomiales. En este proyecto se plantea una terapia combinada en la que se desarrollarán recubrimientos nanoestructurados mediante láser sobre catéteres poliméricos. Metodología de trabajo: 1. Desarrollo de superficies nanoestructuradas mediante láser de femtosegundos (fs) utilizando procedimientos descritos previamente en la literatura. Se modificará el láser de fs en sus diferentes emisiones (longitud de onda, duración de pulso, frecuencia de repetición de pulsos, energía por pulso, etc.) para conseguir la topografía deseada. 2. Validación in vitro del poder bactericida contra E. Coli uropatogéncia y su viabilidad celular frente a macrófagos, HEK293, y fibroblastos. 3. Elaboración de informe final.

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