THEXP Propiedades magnéticas y coloidales de nano-ensamblados formados tras la interacción específica entre nanopartículas magnéticas y biomarcadores

Funding :

PROYECTOS I+D+I» - MODALIDADES «RETOS INVESTIGACIÓN» Y «GENERACIÓN DE CONOCIMIENTO»

Ref.: PID2020-117080RB-C53

Duration:

THEXP propone desvelar el origen microscópico de señales nanofísicas medidas que constituyen la piedra angular en algunos nuevos métodos de diagnóstico médico: microbalanza de cristal de cuarzo (QCM), microscopía de fuerza atómica (AFM), dispersión de rayos X y neutrones, dinámica de película interfacial de Langmuir (IFD) y magnetización dinámica de nanoensamblados magnéticos. El objetivo es correlacionar los resultados de cada técnica (QCM, AFM, nanomagnetismo, rayos X) con la respuesta individual de los sistemas biomoleculares: membranas lipídicas, proteínas, cadenas de ADN, liposomas y virus. Estas técnicas implican medios acuosos, con lo que descripciones precisas del comportamiento de estructuras hidrodinámicas en la nanoescala son esenciales para comprender cómo los experimentos perturban las respuestas de las biomoléculas y cómo ello altera las señales físicas empleadas para su detección. Esta adaptación a nanoescala del principio de incertidumbre de Heisenberg se aplica a todas las técnicas THEXP, pero en diferentes "escenarios físicos" donde existen interfaces sólidas o blandas y fuerzas oscilatorias. Curiosamente, los fenómenos físicos involucrados están asociados a viscoelasticidad molecular, movimiento browniano, lubricación hidrodinámica, wetting, y ensamblaje. Este hecho nos permitirá aprender por comparación: ¿cómo se comporta el mismo sistema biomolecular (membrana lipídica, capa de proteína o nanoconjuntos que integran nanopartículas y proteínas) bajo distintas perturbaciones espacio-temporales (0,1 Hz en IFD, 100 kHz en magnetización dinámica de nanoconjuntos, y hasta 100MHz en QCM)?. Para abordar estas preguntas, THEXP propone una metodología jerárquica: a partir de MD de todos los átomos, la teoría de grano grueso (CG) extrae los parámetros viscoelásticos requeridos para los modelos moleculares CG, que ingresan como solutos en solucionadores nanohidrodinámicos rápidos que se conectan cuantitativamente con señales experimentales. También se utilizará ampliamente la teoría analítica (DFT, funciones de Green, factores de estructura, etc). En resumen, THEXP propone enfoques de pasos múltiples para fortalecer los vínculos teóricos y experimentales.