Responsable: Antonio Ramos Reyes / Pablo García Sánchez
Tipo de Proyecto/Ayuda: Plan Estatal 2021-2023 - Proyectos Investigación No Orientada
Referencia: PID2022-138890NB-I00
Fecha de Inicio: 01-09-2023
Fecha de Finalización: 31-08-2026

Empresa/Organismo financiador/es:

• Ministerio de Ciencia e Innovación

Equipo:

• Equipo de Investigación:
  • Francisco Javier García García
  • Heliodoro González García
  • Alberto Tomás Pérez Izquierdo
  • Pedro Ángel Vázquez González
  • Juan Jesús Arcenegui Troya (alta: 13/03/2024)
• Equipo de Trabajo:
  • Víctor Calero Martín
  • Raul Fernández Mateo
  • José Eladio Flores Mena
  • Rahma Gannoun Ep Khalifa
  • Qi Wang
  • Yimo Zhang
  • Andrés Rodríguez Galán (alta: 01/10/2024)

Resumen del proyecto:

La manipulación de biopartículas es un problema clave para la biotecnología y la biomedicina. Por ejemplo, el fraccionamiento de partículas suele ser un paso crítico antes del análisis de muestras biológicas. La citometría de flujo es una técnica utilizada para detectar y medir las características físicas y químicas de las células y partículas, y se basa en hacer pasar partículas una a una a través de un rayo láser. En la presente propuesta, describimos nuestro plan de investigación que aspira a la aplicación de fenómenos físicos específicos para aplicaciones biotecnológicas. Sobre la base de nuestros avances previos en el campo, proponemos la investigación de ciertos efectos fisicoquímicos en la dinámica de fluidos para resolver una serie de problemas críticos en la manipulación de biopartículas. Dada la variedad de tamaños de biopartículas que pretendemos manipular, dividimos la investigación en dos líneas de trabajo: I) Electrocinética y Electrohidrodinámica en microfluídica para la manipulación de biopartículas micrométricas y submicrométricas, y II) Producción y manipulación de gotas de chorros capilares para manejar células y biopartículas más grandes que micras.

El proyecto pretende unir una comprensión teórica del más alto nivel con posibles innovaciones tecnológicas en los campos de la Física Aplicada, la Biotecnología y la Ingeniería Química. Este proyecto también contribuirá a mejorar las siguientes tecnologías habilitadoras claves (Key Enabling Technologies, KET): Nanotecnología, Biotecnología Industrial, Materiales Avanzados y Tecnologías de fabricación avanzadas. En la propuesta de proyecto describimos la metodología para los siguientes objetivos específicos:

Objetivo 1: Descripción del efecto de los flujos de CPEO en el fraccionamiento de partículas submicrométricas en dispositivos microfluídicos accionados con campos eléctricos AC y campos eléctricos AC+DC.

Objetivo 2: Evaluación de la capacidad de las micropartículas metálicas o metalodieléctricas accionadas eléctricamente como portadores para el transporte selectivo de biopartículas.

Objetivo 3: Comprensión del ensamblaje de partículas con campos eléctricos para el enriquecimiento considerando los flujos de CPEO.

Objetivo 4: Simulaciones numéricas del flujo de fluido alrededor de partículas esféricas en fuertes campos eléctricos de corriente alterna.

Objetivo 5: Simulaciones numéricas de la producción de gotas y filamentos en un dispositivo de co-flujo accionado con campos eléctricos AC.

Objetivo 6: Optimización de la geometría de las boquillas para la estimulación pasiva de la producción de gotas de los chorros capilares.

Objetivo 7: Estrategias de miniaturización de estas geometrías de estimulación pasiva.

Objetivo 8: Mejorar la selección de partículas en citómetros a través del análisis de la desregulación del tiempo de ruptura debido a perturbaciones inducidas por partículas.

Objetivo 9: Diseño de un citómetro alternativo basado en estimulación pulsada.

Estos objetivos de investigación se corresponden con ciencia básica. Incluyen estudios experimentales, numéricos y teóricos sobre los fundamentos de ciertos fenómenos físicos que se aplican en la manipulación de biopartículas con potencial diagnóstico o terapéutico.

Buscamos avanzar en conocimientos básicos, independientemente del plazo para su aplicación. Por estos motivos se ha seleccionado la modalidad de investigación no orientada.